Питание растений. Типы питания. Питание растений Процесс питания растения на свету

Питание растений

Питанием растений называется поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением. Для нормального прохождения процессов поглощения минеральных элементов растению необходимы дыхание корневой системы, подходящие температура окружающей среды, кислотность почвы, концентрация и состав питательных растворов. Важнейшими элементами для питания растений являются: фосфор, калий, азот, железо, кальций, магний, и бор. Все элементы, входящие в состав растений, выполняют определенные функции. Роль минеральных веществ в процессе роста растений очень разнообразна. Кроме кислорода, углерода и водорода (органогенов) всем растениям требуется фосфор, сера, азот, магний, кальций и железо. В результате различных исследований было открыто, что для оптимального роста и развития растений обязателен целый набор веществ, находящихся в почве в микроскопических количествах. Помимо железа, усваиваемого растением, ему необходимы также медь, цинк, бор, кобальт, марганец и молибден.

Все вышеназванные элементы, используемые в питательных растворах, по характеру потребления разделены на три группы:

1) ультрамикроэлементы - серебро, радий, ртуть, кадмий и т. д. (миллионные доли процента);

2) микроэлементы - медь, бор, цинк, марганец, кобальт, молибден, и другие, потребляемые в малых количествах (от стотысячных до тысячных долей процента);

3) макроэлементы - фосфор, азот, кальций, калий, сера, железо, магний, потребляемые в относительно больших количествах (от сотых долей процента до нескольких процентов).

Растение для своего нормального развития должно получать все необходимые ему минеральные вещества в нужных концентрациях в растворенном виде. Если растение не получает нужного количества какого-то элемента, то проявляются признаки голодания. При добавлении этого элемента эти признаки устраняются. Если же растение получает какой-либо микроэлемент в избытке, то получается отравление растения. Бор и медь, например, при концентрациях свыше 1 мг на 1 килограмм почвы затормаживают рост у многих растений. Если концентрация становится ниже 0,5 мг на 1 килограмм, то начинается голодание. Это можно объяснить тем, что эти минеральные элементы участвуют в процессе построения клеточных органоидов и протоплазмы. Кроме того, они обеспечивают определенную структуру биоколлоидов живого вещества, без которых жизненные процессы не могут протекать.

Фосфор содержится в почве в органической и в минеральной форме. Минеральные формы фосфора преобладают в подзолистых и кислых почвах. Поэтому известкование таких почв повышает для растений доступность фосфоросодержащих веществ. Если наступает фосфорное голодание, листья растений становятся зелено-желтыми, задерживается процесс закладки цветочных почек и начало цветения растений, ухудшается и качество цветов.

Азот необходим для нормального развития растений. При недостатке этого элемента листья растения становятся бледными желто-зелеными с красноватыми пятнышками. В случае азотного голодания листья становятся более тонкими. Обычно азот в плодородном слое почвы содержится в форме, которая растениям недоступна. Однако в результате микробиологических процессов азот из недоступных форм преобразуется в усвояемую растениями форму. В почве присутствуют некоторые микроорганизмы, которые усваивают азот из воздуха и делают его доступным для растений. Тем не менее, подкормка растений азотистыми удобрениями в большинстве случаев необходима, так как почвы этим элементом бедны.

Магний - элемент, включающийся в состав хлорофилла растений. При недостатке этого элемента листья приобретают хрупкость, становятся "мраморными". Магний создает нейтральную реакцию почв, а также помогает устранить вредное действие избыточного количества извести. Калий требуется растениям для разнообразных физиологических процессов, протекающих в них. Этот элемент отвечает за развитие корневой "системы. Его наличие делает корневые системы растений более морозоустойчивыми. Как правило, калия содержится в почве от 1 до 2,5 процента. В очень тяжелых и средних почвах калий содержится в поглощенном виде. Это основной источник питания растений калием. Особенно нужны калийные удобрения для легких, подзолистых и торфяных почв. При калийном голодании больше всего страдают верхние листья растений. Они осветляются, по краям желтеют, а зелеными остаются только участки листа, окружающие сосуды.

Кальций присутствует в почве в виде фосфатов, карбонатов и других солей. Наличие кальция в почве улучшает ее свойства. Однако, для питания растений этот элемент идет в небольшом количестве. Кальций вносят в почву с целью нормализации ее кислотности.

Железо поддерживает нормальное развитие хлорофилла и хлоропластов в растениях. Если в почве недостаточно железа, то листья приобретают мраморность, цвет их становится неровным, наступает хлороз и старение листьев, так как разрушается хлорофилл, содержащийся в них.

Кобальт также увеличивает устойчивость хлорофилла в растениях.

Цинк нормализует дыхание растений.

Бор необходим для хлоропластов. Недостаточное количество этого элемента в почвах приводит к дегенерации хлоропластов растений.

Молибден , присутствующий в почвах в микроскопических количествах отвечает за нормализацию функций пластид.

Медь отвечает за окислительно-восстановительные реакции, протекающие в клетках растений.

Промышленность выпускает таблетки микроудобрений марки «2А». Они весят 0,36-0,4 г и содержат: бора - 20 мг, меди -5 мг, молибдена - 0,4 мг, остальное - биологически активные вещества (БАВ).

Для корневой подкормки в одном 10-литровом ведре растворяют 3 таких таблетки. Для опрыскивания листьев 1 таблетка растворяется в 1 л воды. Опрыскивание производят перед цветением растений и через месяц после него.

Высшие растения являются автотрофными организмами, т. е они сами синтезируют органические вещества за счет минеральных соединений, в то время как для животных и подавляющего большинства микроорганизмов характерен гетеротрофный тип питания - использование органических веществ, ранее синтезированных другими организмами. Накопление сухого вещества растений происходит благодаря усвоению углекислого газа через листья (так называемое «воздушное питание»), а воды, азота и зольных элементов - из почвы через корни («корневое питание»).

Воздушное питание

Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических веществ в растениях. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из углекислого газа и воды. На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО2.

При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:

6 СО2+6Н2О+ 2874 кДж С6 Н12 O6 +6 O2

Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения. Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена - синтеза и разложения - углеводов. На образование разнообразных сложных органических веществ, входящих в состав растений, затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении - в процессе дыхания - ранее образованных органических соединений. Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания. При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО2. (до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО2. из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота и зольных элементов является корневое питание.

Корневое питание

Азот и зольные элементы поглощаются из почвы деятельной поверхностью корневой системы растений в виде ионов (анионов и катионов). Так, азот может поглощаться в виде аниона NO3 и катиона NH4+ (только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы), фосфор и сера - в виде анионов фосфорной и серной кислот - Н2РО4- и SO42- , калий, кальций, магний, натрий, железо - в виде катионов К+ , Са2+ , Mg2+ , Fe2+ , а микроэлементы - в виде соответствующих анионов или катионов.

Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.

Корневая система растений и ее поглотительная способность

Мощность корневой системы, ее строение и характер распределения в почве у разных видов растений резко различаются. Для примера достаточно сравнить известные всем слаборазвитые корешки салата с корневой системой капусты, картофеля или томатов, сопоставить объемы почвы, которые охватывают корни таких корнеплодов, как редис и сахарная свекла. Активная часть корней, благодаря которой происходит поглощение элементов минерального питания из почвы, представлена молодыми растущими корешками. По мере нарастания каждого отдельного корешка верхняя его часть утолщается, покрывается снаружи опробковевшей тканью и теряет способность к поглощению питательных веществ. Рост корня происходит у самого его кончика, защищенного корневым чехликом. В непосредственной близости к окончанию корешков располагается зона делящихся меристематических клеток. Выше ее находится зона растяжения, в которой наряду с увеличением объема клеток и образованием в них центральной вакуоли начинается дифференциация тканей с формированием флоэмы - нисходящей части сосудисто-проводящей системы растений, по которой происходит передвижение органически веществ из надземных органов в корень. На расстоянии 1-3 мм от кончика растущего корня находится зона образования корневых волосков, В этой зоне завершается формирование и восходящей части проводящей системы - ксилемы, по которой осуществляется передвижение воды (а также части поглощенных ионов и синтезированных в корнях органических соединений) от корня в надземную часть растений. Корневые волоски представляют собой топкие выросты наружных клеток с диаметром 5-72 мкм и длиной от 80 до 1500 мкм. Число корневых волосков достигает несколько сотен на каждый миллиметр поверхности корня в этой зоне. За счет образования корневых волосков резко, в десятки раз, возрастает деятельная, способная к поглощению питательных веществ поверхность корневой системы, находящаяся в контакте с почвой. Влияние корневой системы распространяется на большой объем почвы благодаря постоянному росту корней и возобновлению корневых волосков. Старые корневые волоски (продолжительность жизни каждого корневого волоска составляет несколько суток) отмирают, а новые непрерывно образуются уже на других участках растущего корешка. На том участке корня, где корневые волоски отмерли, кожица пробковеет, поступление воды и поглощение питательных веществ из почвы через нее ограничивается. Скорость роста корней у однолетних полевых культур может достигать 1 см в сутки. Растущие молодые корешки извлекают необходимые ионы из почвенного раствора на расстоянии от себя до 20 мм, а поглощенные почвой ионы --до 2-8 мм. По мере нарастания корня происходит, следовательно, непрерывное пространственное перемещение зоны активного поглощения в почве. При этом наблюдается явление хемотропизма, сущность которого заключается в том, что корневая система растений усиленно растет в направлении расположения доступных питательных веществ (положительный хемотропизм) либо ее рост тормозится в зоне высокой, неблагоприятной для растений концентрации солей (отрицательный хемотропизм). Недостаток элементов питания растений в доступной форме вызывает, как правило, образование относительно большей массы корней, чем при высоком уровне минерального питания. Наиболее интенсивно поглощение ионов осуществляется в зоне образования корневых волосков, и поступившие ионы передвигаются отсюда в надземные органы растений. Необходимо отметить, что корень является не только органом поглощения, но и синтеза отдельных органических соединений, в том числе аминокислот и белков. Последние используются для обеспечения жизнедеятельности и процессов роста самой корневой системы, а также частично транспортируются в надземные органы.

Поглощение питательных веществ растениями через корни

За счет сосущей силы, возникающей при испарении влаги через устьица листьев, и нагнетающего действия корней находящиеся в почвенном растворе ионы минеральных солей вместе стоком воды могут поступать сначала в полые межклетники и поры клеточных оболочек молодых корешков, а затем транспортироваться в надземную часть растений по ксилеме - восходящей части сосудисто-проводящей системы, состоящей из омертвевших клеток без перегородок, лишенных живого содержимого. Однако внутрь живых клеток корня (как и надземных органов), имеющих наружную полупроницаемую цитоплазматическую мембрану, поглощенные и транспортируемые с водой ионы могут проникать «пассивно» - без дополнительной затраты энергии - только по градиенту концентрации - от большей к меньшей за счет процесса диффузии либо при наличии соответствующего электрического потенциала (для катионов - отрицательного, а анионов - положительного) на внутренней поверхности мембраны по отношению к наружному раствору.

В то же время хорошо известно, что концентрация отдельных ионов в клеточном соке, как и в пасоке растений (транспортируемой по ксилеме из корней в надземные органы) чаще всего значительно выше, чем в почвенном растворе. В этом случае поглощение питательных веществ растениями должно происходить против градиента концентрации и невозможно за счет диффузии.

Растения одновременно поглощают как катионы, так и анионы. При этом отдельные ионы поступают в растение совсем в другом соотношении, чем они содержатся в почвенном растворе. Одни ионы поглощаются корнями в большем, другие - в меньшем количестве и с разной скоростью даже при одинаковой их концентрации в окружающем растворе. Совершенно очевидно, что пассивное поглощение, основанное на явлениях диффузии и осмоса, не может иметь существенного значения в питании растений, носящем ярко выраженный избирательный характер. Исследования с применением меченых атомов убедительно показали также, что поглощение питательных веществ и дальнейшее их передвижение в растении происходит со скоростью, которая в сотни раз превышает возможную за счет диффузии и пассивного транспорта по сосудисто-проводящей системе с током воды. Кроме того, не существует прямой зависимости поглощения питательных веществ корнями растений от интенсивности транспирации, от количества поглощенной и испарившейся влаги. Все это подтверждает положение, что поглощение питательных веществ растениями осуществляется не просто путем пассивного всасывания корнями почвенного раствора вместе с содержавшимися в нем солями, а является активным физиологическим процессом, который неразрывно связан с жизнедеятельностью корней и надземных органов растений, с процессами фотосинтеза, дыхания и обмена веществ и обязательно требует затраты энергии. Схематически процесс поступления элементов питания в корневую систему растений выглядит следующим образом. К внешней поверхности цитоплазматической мембраны корневых волосков и наружных клеток молодых корешков ионы минеральных солей передвигаются из почвенного раствора с током воды и за счет процесса диффузии. Клеточные оболочки имеют довольно крупные поры или каналы и легкопроницаемы для ионов. Более того, целлюлозно-пектиновые стенки обладают высокой сорбирующей способностью. Поэтому в пространстве каналов клеточных оболочек и межклетников не только свободно передвигаются, но и концентрируются ионы из почвенного раствора. Здесь создается как бы своеобразный фонд ионов минеральных солей для последующего поступления внутрь клетки. Первым этапом поступления является поглощение (адсорбция) ионов на наружной поверхности цитоплазматической мембраны. Она состоит из двух слоев фосфолипидов, между которыми встроены молекулы белков. Благодаря мозаичной структуре отдельные участки цитоплазматической мембраны имеют отрицательные и положительные заряды, за счет которых может происходить одновременно адсорбция необходимых растению катионов и анионов из наружной среды в обмен на другие ионы. Обменным фондом катионов и анионов у растений могут являться ионы Н+ и ОН- , а также Н+ и НСО-3 , образующиеся при диссоциации угольной кислоты, выделяемой при дыхании. Адсорбция ионов на поверхности цитоплазматической мембраны носит обменный характер и не требует затраты энергии. В обмене принимают участие не только ионы почвенного раствора, но и ионы, поглощенные почвенными коллоидами. Вследствие активного поглощения растениями ионов, содержащих необходимые элементы питания, их концентрация в зоне непосредственного контакта с корневыми волосками снижается. Это облегчает вытеснение аналогичных ионов из поглощенного почвой состояния в почвенный раствор (в обмен на другие ионы). Транспорт адсорбированных ионов с наружной стороны цитоплазматической мембраны на внутреннюю против градиента концентрации и против электрического потенциала требует обязательной затраты энергии. Механизм такой «активной» перекачки весьма сложен. Она осуществляется с участием специальных «переносчиков» и так называемых ионных насосов, в функционировании которых важная роль принадлежит белкам, обладающим АТФ-азной активностью. Активный транспорт внутрь клетки через мембрану одних ионов, содержащих необходимые растениям элементы питания, сопряжен с встречным транспортом наружу других ионов, находящихся в клетке в функционально избыточном количестве. Первоначальный этап поглощения питательных веществ растениями из почвенного раствора - адсорбция ионов на поглощающей поверхности корня - постоянно возобновляется, поскольку адсорбированные ионы непрерывно перемещаются внутрь клеток корня. Поступившие в клетку ионы в неизменном виде либо уже в форме транспортных органических соединений, синтезируемых в корнях, передвигаются в надземные органы - стебли и листья, в места наиболее интенсивной их ассимиляции. Активный транспорт питательных веществ из клетки в клетку осуществляется по плазмодесмам, соединяющим цитоплазму клеток растений в единую систему - так называемый симпласт. При передвижении по симпласту часть ионов и метаболитов может выделяться в межклеточное пространство и передвигаться к местам усвоения пассивно с восходящим током воды по ксилеме. Поглощение корнями и транспорт питательных веществ тесно связаны с процессами обмена веществ и энергии в растительных организмах, с жизнедеятельностью и ростом как надземных органов, так и корней. Процесс дыхания является источником энергии, необходимой для активного поглощения элементов минерального питания. Этим обусловливается тесная связь между интенсивностью поглощения растениями элементов питания и интенсивностью дыхания корней. При ухудшении роста корней и торможении дыхания (при недостатке кислорода в условиях плохой аэрации или избыточном увлажнении почвы) поглощение питательных веществ резко ограничивается. Для нормального роста и дыхания корней необходим постоянный приток к ним энергетического, материала - продуктов фотосинтеза (углеводов и других органических соединений) из надземных органов. При ослаблении фотосинтеза уменьшается образование и передвижение ассимилятов в корни, вследствие чего ухудшается жизнедеятельность и снижается поглощение питательных веществ из почвы. Избирательное поглощение ионов растениями. Физиологическая реакция солей. Различные элементы питания в неодинаковой степени используются в процессах внутриклеточного обмена в растении для синтеза органических веществ и построения новых органов и тканей. Этим определяется неравномерность поступления отдельных ионов в корни, избирательное поглощение их растениями. Больше поступает в растение из почвы тех ионов, которые более необходимы для синтеза органических веществ, для построения новых клеток, тканей и органов. Если в растворе присутствует NH4Cl, то растения будут интенсивнее и в больших количествах поглощать (в обмен на ионы водорода) катионы NH4+ поскольку они используются для синтеза аминокислот, а затем и белков В то же время ионы Cl - необходимы растению в небольшом количестве, и поэтому поглощение их будет ограниченным В почвенном растворе в этом случае будут накапливайся ионы H+ и CI- (соляная кислота), произойдет ею подкисление Если в растворе содержится Na NO3, то растение будет в больших количествах и быстрее поглощать анионы NO3- , в обмен на анионы НСO3- В растворе будут накапливаться ионы Na+ и НСO3- (Na НСO3), произойдет его подщелачивание Избирательное поглощение ранениями катионов и анионов из состава соли обусловливает ее физиологическую кислотность или физиологическую щелочность Соли, из состава которых в больших количествах поглощается анион, чем катион,- Na NO3, K NO3, Ca(NO3)2 - и в результате происходит подщелачиванне раствора, являются физиологически щелочными. Соли, из коюрых катион поглощается растениями в больших количествах, чем анион,- NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2CO3, KC1, K2SO4, - и в результате происходит подкисление раствора, являются физиологически кислыми. Физиологическая реакция солей, используемых в качестве минеральных удобрений, обязательно должна) учитываться во избежание ухудшения условий роста и развития сельскохозяйственных культур. Влияние условий внешней среды и микроорганизмов на поглощение питательных веществ растениями Поглощение растениями пита1ельиых веществ в большой степени зависит от свойств почвы - реакции и концентрации почвенною раствора, температуры, аэрации, влажности, содержания в почве доступных форм питательных веществ, продолжительности и интенсивности освещения и других условий внешней среды. Поступление питательных веществ в растение заметно снижается при плохой аэрации почвы, низкой температуре, избытке или резком недостатке влаги в почве. Особенно сильное влияние на поступление питательных веществ оказывают реакция почвенного раствора, концентрация и соотношение солей в нем. При избыточной концентрации солей в почвенном растворе (например, в засоленных почвах) поглощение растениями воды и питательных вещее IB резко замедляется. Корни растений имеют очень высокую усвояющую способность и могут поглощать питательные вещества из сильно разбавленных растворов. Важное значение для нормального развития корней имеет также соотношение солей в растворе, его физиологическая уравновешенность. Физиологически уравновешенным называется раствор, в котором отдельные питательные вещества находятся в таких соотношениях, при которых происходит наиболее эффективное использование их растением Раствор, представленный какой-либо одной солью, физиологически неуравновешен.

Одностороннее преобладание (высокая концентрация) в растворе одной соли, особенно избыток какого-либо одновалентного катиона, оказывает вредное действие на растение Развитие корней происходит лучше в многосолевом растворе. В нем проявляется антагонизм ионов, каждый ион взаимно препятствует избыточному поступлению другого иона в клетки корня Например, Са3+ в высоких концентрациях тормозит избыточное поступление K+, Na+ Mg2+ и наоборот Такие же антагонистические отношения существуют и для ионов K+ и Na +, K+ и NH4+, K+ и Mg2+, NO3- и H2PO4, Cl- и H2PO4- и др.

Физиологическая уравновешенное IB легче всего восстанавливается при введении в раствор солей кальция При наличии кальция в растворе создаются нормальные условия для развития корневой системы, поэтому в искусственных питательных смесях Са2+ должен преобладать над другими ионами. Особенно сильно ухудшается развитие корней и поступление в них питательных веществ при высокой концентрации ионов водорода, т е при повышенной кислотности раствора Высокая концентрация в растворе ионов водорода оказывает отрицательное влияние на физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корпя Наружные клетки корня ослизняются, нарушается их нормальная проницаемость, ухудшается рост корней и поглощение ими питательных веществ. Отрицательное действие кислой реакции сильнее проявляется при отсутствии или недостатке других катионов, особенно кальция, в растворе Кальций тормозит поступление ионов H+, поэтому при повышенном количестве кальция растения способны переносить более кислую реакцию, чем без кальция

Реакция раствора оказывает влияние на интенсивность поступления отдельных ионов в растение и обмен веществ.

Влияние СаСl2 на рост корней пшеницы при различной кислотности раствора

При кислой реакции повышается поступление анионов (вместе с ионами Н+), но затрудняется поступление катионов, нарушается питание растений кальцием и магнием и тормозится синтез белка, подавляется образование Сахаров в растении. При щелочной реакции усиливается поступление катионов и затрудняется поступление анионов. Основной запас питательных веществ находится в почве в форме различных труднорастворимых соединений, для усвоения которых необходимо активное воздействие корней на твердую фазу почвы и тесный контакт между корнями и частицами почвы. В процессе жизнедеятельности растений корпи выделяют в окружающую среду углекислоту и некоторые органические кислоты, а также ферменты и другие органические вещества. Под влиянием этих выделений, концентрация которых бывает особенно высокой в зоне непосредственного контакта корней с частицами почвы, происходит растворение содержащихся в ней минеральных соединений фосфора, калия и кальция, вытеснение в раствор катионов из поглощенного почвой состояния, высвобождение фосфора из его органических соединений. Питательные вещества наиболее активно усваиваются растениями из той части почвы, которая находится в непосредственном контакте с корнями. Поэтому все мероприятия, способствующие лучшему развитию корней (хорошая обработка почвы, известкование кислых почв и т. д.), обеспечивают и лучшее использование растениями питательных веществ из почвы. Питание растений осуществляется при тесном взаимодействии с окружающей средой, в том числе с огромным количеством разнообразных микроорганизмов, населяющих почву. Количество микроорганизмов особенно велико в ризосфере, т. е. в той части почвы, которая непосредственно соприкасается с поверхностью корней. Используя в качестве источника пищи и энергетического материала корневые выделения, микроорганизмы активно развиваются на корнях и вблизи них и способствуют мобилизации питательных веществ почвы. Ризосферные и почвенные микроорганизмы играют важную роль в превращении питательных веществ и вносимых в почву удобрений. Микроорганизмы разлагают находящиеся в почве органические вещества и вносимые органические удобрения, в результате чего содержащиеся в них элементы питания переходят в усвояемую для растений минеральную форму. Некоторые микроорганизмы способны разлагать труднорастворимые минеральные соединения фосфора и калия и переводить их в доступную для растений форму. Ряд бактерий, усваивая молекулярный азот воздуха, обогащает почву азотом. С жизнедеятельностью микроорганизмов связано также образование в почве гумуса. При определенных условиях в результате деятельности микроорганизмов питание и рост растений могут ухудшаться. Микроорганизмы, как и растения, потребляют для питания и построения своих тел азот и зольные элементы, т. е, являются конкурентами растений в использовании минеральных веществ. Не все микроорганизмы полезны для растений. Некоторые из них выделяют ядовитые для растений вещества или являются возбудителями различных заболеваний. В почве имеются также микробы, восстанавливающие нитраты до молекулярного азота (денитрификаторы), в результате их деятельности происходят потери азота из почвы в газообразной форме. В связи с этим одна из важных задач земледелия - создание соответствующими приемами агротехники благоприятных условий для развития полезных микроорганизмов и ухудшение условий для развития вредных.

Отношение растений к условиям питания в разные периоды роста

В разные периоды роста растения предъявляют неодинаковые требования к условиям внешней среды, в том числе и к питанию. Поглощение растениями азота, фосфора и калия в течение вегетации происходит неравномерно. Следует различать критический период питания (когда размеры потребления могут быть ограниченными, но недостаток элементов питания в STO время резко ухудшает рост и развитие растений) и период максимального поглощения, который характеризуется наиболее интуитивным потребле иием питательных веществ.

Рассмотрим общие закономерности в потреблении питательных веществ растениями в течение вегетации. В начальный период развития растения потребляют относительно небольшие абсолютные количества всех питательных веществ, но весьма чувствительны как к недостатку, так и к избытку их в растворе. Начальный период роста - критический в отношении фосфорного питания. Недостаток фосфора в раннем возрасте настолько сильно угнетает растения, что урожай резко снижается даже при обильном питании фосфором в последующие периоды. Вследствие высокой напряженности синтетических процессов при слаборазвитой еще корневой системе молодые растения особенно требовательны к условиям питания. Следовательно, в прикорневой зоне в этот период питательные вещества должны находиться в легкорастворимой форме, но концентрация их не должна быть высокой, с преоблала-нием фосфора над азотом и калием. Обеспечение достаточного уровня снабжения всеми элементами с начала вегетации имеет важное значение для формирования урожая. Так, у злаковых зерновых культур уже в период развертывания первых трех-четырех листочков начинается закладка и дифференциация репродуктивных органов - колоса или метелки. Недостаток азота в этот период даже при усиленном питании в последующем приводит к уменьшению числа колосков в метелке или колосе и снижению урожая. Размеры потребления всех элементов питания растениями значительно возрастают в период интенсивного роста надземных органов - стеблей и листьев. Темпы накопления сухого вещества могут опережать поступление питательных веществ, а относительное их содержание в растениях снижается по сравнению с предшествующим периодом. Ведущая роль в ростовых процессах принадлежит азоту. Повышенное азотное питание способствует усиленному рос ту вегетативных органов, формированию мощного ассимиляционного аппарата. Недостаток же азота в этот период приводит к угнетению роста, а в последующем - к снижению урожая и его качества. Ко времени цветения и начала плодообразования потребность в азоте у большинства растений уменьшается, но возрастает роль фосфора и калия. Это обусловлено физиологической ролью последних - их участием в синтезе и передвижении органических соединений, обмене энергии, особенно интенсивно происходящих при формировании репродуктивных органов и образовании запасных веществ в товарной части урожая. В период плодообразования, когда нарастание вегетативной массы заканчивается, потребление всех питательных веществ постепенно снижается, а затем их поступление приостанавливается. Дальнейшее образование органического вещества и другие процессы жизнедеятельности обеспечиваются в основном за счет повторного использования (реутилизации) питательных веществ, ранее накопленных в растении. Различные сельскохозяйственные культуры отличаются по размерам и интенсивности поглощения питательных элементов в течение вегетационного периода Все зерновые злаковые (за исключением кукурузы), лен, конопля, ранний картофель, некоторые овощные культуры отличаются коротким периодом интенсивного питания - основное количество питательных веществ потребляют в сжатые сроки. Например, озимая рожь уже за осенний период поглощает 25-30% всего количества питательных веществ, тогда как сухая масса растений за это) период достигает всего лишь 10% конечного урожая. Яровая пшеница за сравнительно короткий промежуток- от выхода в трубку до конца колошения (около месяца) - потребляет 2/3-3/4 всего количества питательных веществ. Средне- и позднеспелые сорта картофеля наибольшее количество питательных вещее IB потребляют в июле: за этот месяц поглощается почти 40% азота, более 50 - фосфора и 60% калия от конечного содержания их в урожае. Ранние сорта картофеля отличаются еще более сжатым сроком интенсивного потребления питательных веществ. Лен имеет ярко выраженный период максимального потребления элементов минерального питания - от фазы бутонизации до цветения, а хлопчатником основное количество питательных веществ потребляется с начала бутонизации до массового образования волокна в коробочках. Некоторые растения, например подсолнечник и сахарная свекла, характеризуются более плавным и растянутым потреблением питательных веществ, поглощение которых продолжается почти до конца вегетации. Отдельные элементы питания поглощаются растениями с различной интенсивностью: у кукурузы, например, наиболее быстрыми темпами идет потребление калия, затем азота и значительно медленнее поглощается фосфор. Поглощение калия полностью заканчивается к периоду образования метелок, а азота - к периоду формирования зерна. Поступление фосфора более растянуто и продолжается почти до конца вегетации. Конопля в первый месяц очень интенсивно поглощает азот и калий. Поступление азота полностью завершается через 3, а калия - через 5 недель после появления всходов, тогда как интенсивное поглощение фосфора продолжается почти до конца вегетации. Потребление основных элементов питания сахарной свеклой также происходит неравномерно. В первую декаду после всходов отношение Р: N: К в растениях равно 1,0: : 1,5: 1,4. Затем в период интенсивного нарастания листьев это соотношение изменяется в сторону увеличения поглощения азота и калия, составляя в мае 1,0 ; 2,5: 3,0, в июне- 1,0: 3,0: 3,5, в июле 1,0: 4,0: 4,0. В августе, когда происходит образование корней и накопление в них сахара, соотношение между этими элементами становится 1,0 i 3,6 I: 5,5, т. е. особенно сильно увеличивается поглощение калия. Слишком обильное азотное питание в период образования корня и накопления в нем сахара нежелательно, так как стимулирует рост ботвы в ущерб росту корня и сахаронакоплению. В этот период очень большое значение имеет достаточный уровень обеспеченности растений калием и фосфором. Неодинаковая количественная потребность и интенсивность поглощения растениями отдельных элементов питания должна учитываться при разработке системы применения удобрений. Особенно важно обеспечить благоприятные условия питания растений с начала вегетации и в периоды максимального поглощения. Это достигается сочетанием различных способов внесения удобрений: в основное удобрение до посева, при посеве и в подкормки. Задача основного удобрения - обеспечение питания растений на протяжении всей вегетации, поэтому до посева в большинстве случаев применяют полную норму органических удобрений и подавляющую часть минеральных. Припосевное удобрение (в рядки, при посадке в лунки, гнезда) в относительно небольших дозах вносят для снабжения растений в начальный период развития легкодоступными формами питательных веществ, прежде всего фосфора. Для снабжения растений элементами питания в наиболее ответственные периоды вегетации применяются подкормки в дополнение к основному и припосевному удобрению (в отдельных случаях в подкормки может вноситься значительная доля общей нормы удобрений, например азота под озимые, хлопчатник и т. д.). Выбор срока, способа внесения удобрений и заделки их в почву зависит не только от особенностей биологии, питания и агротехники культур, по и от почвенно-климатических условий, вида и формы удобрений. Регулируя условия питания растений по периодам роста в соответствии с их потребностью путем внесения удобрений, можно направленно воздействовать на величину урожая и его качество.

Как известно, у растений два способа питания: фото- синтез или воздушное и минеральное. Фотосинтез или воз- душное питание осуществляется листьями. Поглощая из воз- духа углекислый газ и квант света, а из почвы воду, расте-ния синтезируют глюкозу и другие органические соединения. Именно за счет этого типа питания создается вся огромная биомасса растений на земном шаре.

Второй тип — почвенное или минеральное питание. Кор- ни растений поглощают из почвы воду и минеральные ве- щества. Поскольку в растении содержится большое количе- ство различных элементов (почти 3/4 таблицы Менделее-ва), а извлекают они их, в основном, из почвы, то этот вынос нужно восполнять. Содержание элементов в растении неодинаково. По это- му показателю их можно разделить на три группы.

Больше всего в растении макроэлементов. Это азот (N), фосфор (Р), калий (К), сера (S), кальций (Са), магний (Мд) и некоторые другие.

Значительно меньше концентрация микроэлементов — марганца (Мп), меди (Си), кобальта (Со), молибдена (Мо), бора (В), цинка (Zn). Тем не менее они играют очень важную роль в обмене веществ растений.

Совсем ничтожно содержание в растениях ультрамик- роэлементов — золота, серебра, радиоактивных элемен- тов. Для интерьерных растений одним из факторов, огра- ничивающих рост и цветение, может стать недостаток эле- ментов минерального питания. Количество почвы в горшках не слишком велико, а корневая система многих растений поверхностная. Поэтому цветовод оказывается перед выбо-ром: либо соответствующий горшок с довольно небольшим объемом почвы (не забудьте также про дренаж, который уменьшает «полезный объем») или горшок более крупный, но тогда появляется опасность закисания почвы. К тому же для размещения растений потребуется больше места. По-этому одной из главнейших забот является создание и под- держание оптимального режима минерального питания.

Многие элементы выполняют в растении особые, толь- ко им присущие функции.

Азот

Входит в состав молекул, которые определяют существо- вание всех живых организмов — белков и нуклеиновых кис- лот. Для растений особенно важно то, что он участвует в образовании зеленого пигмента листа — хлорофилла и осо- бых соединений, контролирующих интенсивность роста.

При подборе готовых смесей удобрений следует учи- тывать, что при избытке азота растения будут формировать большую вегетативную массу, но у них задержится цвете-ние. Поэтому для тех видов, которые используются в каче-стве декоративно-лиственных, можно рекомендовать удоб рения с повышенным содержанием азота, а для красиво цветущих его концентрация должна быть существенно ниже.

Фосфор

Количество в почве фосфора по сравнению с азотом значительно меньше. Соединения его трудно растворимы в воде и поэтому менее доступны для растений, хотя с другой стороны, уменьшается опасность вымывания их из почвы при поливах. Легче всего фосфор усваивается в форме со-лей ортофосфорной кислоты

Совершенно особая роль принадлежит фосфору в энер-гетике клетки. Основная молекула — носитель энергии в клет- ке — АТФ, накапливает и передает энергию именно благо-даря фосфору. Он входит также в состав нуклеиновых кис- лот, некоторых белков. Входя в форме дополнительной груп- пы в молекулу липидов (жироподобные вещества), он обес- печивает стабильное соединение белков и жиров в погра- ничных слоях клетки — мембранах. Фосфор стимулирует цветение растений.

Калий

Также один из основных элементов питания растений. Его запасы в почве на порядок выше, чем фосфора и азота вместе взятых. Однако наиболее доступными для растений являются легко растворимые соли калия, содержание кото- рых в почве составляет всего около 1 % от общих запасов, что явно недостаточно для нормального питания растений. Калий, в отличие от азота и фосфора, не входит в сколько-нибудь заметных количествах в органическое веще-ство клетки. В основном, он определяет физико-химические свойства клетки, влияет на скорость протекания в ней био- химических реакций, играет важнейшую роль в поступлении воды в клетку и ее передвижении по растению. Один из глав- ных физиологических процессов в растении — фотосинтез. Роль калия в нем трудно переоценить. Он ускоряет образова- ние крахмала и его передвижение, регулирует работу устьиц, через которые в растение попадает углекислый газ. В присут- ствии калия повышается устойчивость растений к поврежда ющим факторам среды: пониженным температурам, сухости воздуха и почвы, заражению грибами и вирусами. Калий осо-бенно необходим в период цветения. Он положительно влия- ет на количество формирующихся цветков и соцветий.

Сера

Входит в состав молекул белка. Они могут осуществ- лять свои внутриклеточные функции только находясь в стро- го определенной форме. Именно аминокислоты, содержа- щие серу, определяют необходимую структуру белковой мо- лекулы. Сера участвует в построении многих ароматичес-ких веществ. Некоторые из них обладают антимикробным и антибактериальным действием. Ряд витаминов так же со-держат атомы серы. Сера в достаточных количествах нахо- дится в качестве сопутствующего элемента в других видах удобрений, в частности азотных и калийных, поэтому нет нужды вносить ее специально.

Кальций

Стабилизирует многие внутриклеточные структуры. Со- седние клетки объединяются в единое целое именно благо- даря солям кальция. Он необходим для работы корневой системы. В отличие от азота, фосфора и калия, которые легко передвигаются по растению и при недостатке в почве могут перемещаться в молодые побеги и листья, кальций прочно закреплен в клетке и при его недостатке первыми страдают как раз самые важные молодые органы растения. Кальций уменьшает кислотность почвы, поэтому для видов, которые не выносят подщелоченных почв, его надо вносить с боль-шой осторожностью.

Магний

Входит в состав хлорофилла и принимает активное уча-стие в процессе фотосинтеза, обеспечивая поглощение све- та листом. Не менее важна его роль, как активатора обмен- ных процессов в клетке. Наряду с кальцием он является одним из стабилизаторов клеточных структур. Оказывает благоприятное действие на формирование генеративных органов, т.е. цветков и соцветий.

Железо

Непосредственно в состав молекулы хлорофилла не входит, однако необходимо для его синтеза. Именно поэто- му при недостатке железа наблюдается пожелтение листь- ев, так называемый «железный хлороз». Очень важная роль принадлежит железу в тех процессах, где происходит запа- сание энергии, связанное с перемещением электрона — дыхании и фотосинтезе.

Микроэлементы

Выступают как активные участники обмена веществ.

Бор

Абсолютно необходим для нормального роста растений. На кончиках побегов и корней есть особые группы клеток, которые делятся на протяжении всей жизни растения. Они называются точками роста. Их работу регулирует наряду с другими факторами и бор. Если в почве не хватает бора, он не может переместиться в точки роста из других органов, поэтому рост растений сразу замедляется.

Марганец

Принимает участие в процессе фотосинтеза, как при ус- воении углекислого газа, так и при выделении кислорода. Растения поглощают только определенные соединения азо-та, поэтому должно произойти превращение мало полезных форм в те, которые усваивает растение. В этих превраще-ниях принимают участие марганец, железо и особенно ак-тивно молибден. Марганец также поддерживает оптималь- ное соотношение элементов питания в корневой системе.

О роли молибдена в азотном обмене уже было ска- зано. Он также способствует накоплению витамина С, кото-рые необходим растениям не меньше, чем человеку. Опре- деленная роль принадлежит молибдену в регуляции деле- ния клеток.

Медь

Участвует в преобразовании энергии в клетке. Косвенным образом регулирует рост растений, повышает их устойчивость к колебаниям температуры и некоторым заболеваниям.

Цинк

Обеспечивает нормальное использование растениями углекислоты в процессе фотосинтеза, стимулирует образо- вание веществ, усиливающих интенсивность роста, оказы- вает существенное влияние на усвоение, передвижение и превращение фосфора в растениях. В случае недостатка или отсутствия отдельных элементов в почве, а также пере-хода их в недоступное для растений состояние, нарушается нормальный ход жизнедеятельности, снижается интенсив-ность роста, нарушается развитие, например, затормажива- ется цветение, уменьшается количество и снижается качество семян. Визуальная диагностика, т. е. определение по внешне- му виду растения, какого элемента ему недостает, обеспечи-вает раннюю коррекцию условий минерального питания.

Признаки недостаточности отдельных элементов

Азот

Листья и стебли приобретают светло-зеленую или ли монно-желтую окраску. Первыми теряют нормальную окраску старые листья т. к. азот легко передвигается по растению и при его недостатке в почве идет отток из старых органов в молодые. При длительном отсутствии азота в почве на лис- тьях появляется темно-коричневая кайма, края заворачива- ются, т.е. проявляется картина «ожога», после чего листья опадают. Наблюдается торможение роста растений.

Фосфор

Листья и стебли приобретают темно-зеленую, иногда с фиолетовым или багровым оттенком окраску. Задерживает-ся появление цветков и позднее созревают семена. Призна- ки сначала проявляются на нижних (старых) листьях. Фосфор может находиться в почве в достаточном коли- честве, но закрепляться в недоступной для растений форме. Такое явление наблюдается при избытке в почве кальция, магния, цинка.

Калий

На листьях появляется «крапчатость» — мелкие тем-ные пятна отмерших тканей рассеяны по листовой пластин- ке. Первые признаки голодания отмечаются на верхушках и по краю старых листьев. Рост листовой пластинки неодно-роден, лист становится морщинистым и может приобрести форму чаши. Края листа темнеют и заворачиваются, как при ожоге. Иногда листья приобретают бронзовую окраску. По- вышается восприимчивость к болезням.

Магний

Наиболее типичен хлороз, т.е. осветление листовой пла- стинки. Начинается обесцвечивание с краев листа и захва- тывает межжилковое пространство. Формируется так назы- ваемый «мраморный» хлороз. Обесцвечивание бывает на- столько сильным, что листья становятся почти белыми. Иног- да на листьях появляются чередующиеся белые и светло- желтые полосы на зеленом фоне. Листья могут опадать.

Кальций

Признаки голодания проявляются сначала на молодых листьях, так как этот элемент прочно закреплен в клетках и плохо передвигается по растению. Молодые листья приоб- ретают темно-зеленый цвет, скручиваются и отмирают. От- мирают также и молодые почки, как верхушечные, так и бо- ковые. Края листа сморщиваются. Корни ослизняются.

Железо

Наиболее типична картина хлороза — пожелтение мо-лодых листьев. В отличие от других видов хлороза «желез- ный» более равномерный и охватывает всю листовую плас- тинку. Хлороз не всегда определяется недостатком железа в почве. Оно может быть в связанном состоянии, особенно, если в субстрате имеется избыток магния или углекислых солей кальция, натрия и калия.

В отсутствии серы все растение приобретает светло- зеленую окраску, жилки становятся желтыми. Иногда наблю- дается «ожог», но в отличие от недостатка азота листья ос- таются на растении.

При недостатке марганца хлороз проявляется между жилками, а сами жилки становятся темно-зелеными, пятни-стость охватывает весь лист.

Несмотря на то, что в растениях не обнаружены орга- нические соединения, в состав которых входит бор, его не- достаток очень серьезно нарушает многие физиологические процессы. Затормаживается рост, отмирают молодые поч- ки. Лист осветляется в основании. Понижается устойчивость растений по отношению к грибам, бактериям, вирусам.

Минеральные удобрения

Азотные удобрения

Наиболее богатое азотом, легко растворимое в воде, сыпучее удобрение — нитрат аммония NH 4 NO 3 , содержа- щее 34% азота. Натриевая (чилийская) и кальциевая селит- ры NaNO 3 и Ca(NO 3) 2 , соответственно — 16 % и 17% азота. Самое богатое азотом удобрение — мочевина или карба-мид. Он содержит до 46% азота в аммиачной форме.

В качестве азотного удобрения используется также вод- ный аммиак или аммиачная вода.

Фосфорные удобрения

Простой (20%) и двойной (до 50%) суперфосфат срав- нительно неплохо растворяются в воде и являются основ-ными фосфорными удобрениями.

Калийные удобрения

Применяют в форме солей серной или соляной кислот. Однако, в связи с более интенсивным поглощением калия, в почве накапливаются анионы — хлорид и сульфат. Такие соли называются физиологически кислыми. Следует отметить, что интерьерные растения особенно чувствительны к избытку хлора. Поэтому более подходящим для них удобрением яв- ляется сернокислый калий, содержащий до 50% калия.

В цветочных магазинах имеется множество самых раз- личных удобрительных смесей. «Растворин» содержит ос-новные элементы питания (N, Р, К) в различных соотноше-ниях и почти все микроэлементы. «Универсал» изготовлен на основе торфа. Азот, фосфор и калий присутствуют в рав- ных долях, плюс магний и все микроэлементы. «Кристал лон» выпускается для различных периодов жизни растений и содержит макро- и микроэлементы в наиболее доступной форме. Перед покупкой готовых удобрений внимательно про- читайте рекомендации о времени их внесения. Так для мо- лодых растений целесообразно использовать «Растворин», а в период цветения более полезным будет «Фосфатное», которое применяется как жидкая подкормка и содержит око- ло половины фосфора и 1/3 калия. «Исполин» создан на основе биогумуса, является универсальным удобрением, со-держащим все макроэлементы. Совершенно новые принци- пы использованы при создании «Гербалина». Это единствен- ный в мире препарат на основе лекарственных растений. Кроме всех элементов минерального питания, он содержит легко усваиваемые растением органические соединения, и од- новременно выполняет роль регулятора роста. Для внекорне- вой подкормки его применяют в концентрации 4-4.5 %.

В настоящее время имеются многочисленные смеси микроудобрений. Иногда в них наряду с микроэлементами присутствуют стимуляторы роста. Таковы «Мульти — 7», «Цветочек», «Радуга», «Виртан-микро», «Идеал». Все эти средства выпускаются в концентрированном виде и расфа- сованы в стеклянные или пластиковые бутылочки с закру-чивающимся колпачком. Так как в домашних условиях не всегда можно точно отмерить необходимое количество кон- центрата, рекомендуется готовить удобрительные раство- ры, отмеривая необходимый объем концентрата колпачком. «Радуга» — экологически чистый препарат, повышает устой- чивость растений к патогенам. Растворив 1 колпачок кон центрата в 1 л воды, вы получите прекрасное средство для замачивания семян и укоренения черенков, если раствор сделать на два литра, то получается весьма эффективное средство для внекорневой подкормки — опрыскивания лис- тьев. «Идеал» изготовлен с использованием натурального органического биогумуса — продукта жизнедеятельности дождевых червей. Регулируя концентрацию раствора, его можно применять для замачивания семян и укоренения че-ренков (4-5 мл на 1 л воды), внекорневой подкормки и удоб- рительных поливов (6-8 мл на 1 л воды). «Пальма» приме- няется не только для различных видов пальм, но и драцен, фикусов. Для низкорослых растений (высотой не более 0.5 м) вносят по 200 мл раствора, для более крупных (до 1 м) по 300 мл, а для наиболее крупных (более 1.0 м) по 400 мл один раз в месяц. Необходимую концентрацию получают, растворяя соответственно 2, 3 или 4 колпачка концентрата в 1 л воды.

Очень перспективно удобрение «AVA», особенно его гра- нулированная форма. Оно содержит такие макроэлементы, как Р, К, Са, Мд, кремний и микро — бор, марганец, медь, кобальт, молибден. Употребляется в виде слабого водного настоя (1 ст. ложка на 1.5-2.0 л воды). К тому же это удобре- ние экологически безопасно.

Новинка — удобрительные палочки «Азалии» и «Фло ретта -2». В состав «Азалии» входят азот (5%), фосфор (10%) и калий (10%) и все микроэлементы. Это удобрение следует применять на кислых почвах. «Флоретта-2» даст луч- ший эффект в период активного вегетативного роста, так как содержание азота в этом удобрении выше чем фосфора и калия. Достоинством данного типа удобрений является про- стота их применения: вы помещаете палочку у края горшка, и необходимое количество питательных веществ постепен- но вымывается из нее поливной водой

Ранее уже упоминался Гербалин, совмещающий свой- ства удобрения и стимулятора роста. Однако это не един-ственный препарат такой направленности. «Апион», удоб рение длительного действия, помещенное возле корней, постепенно выделяет удобрения и стимуляторы роста в со- ответствии с потребностями растений. Для горшечных куль- тур подходит «Апион — 50». Аналогичное действие оказы-вает и отечественный препарат «Эпин», перед применени- ем одну ампулу растворяют в 2 литрах воды. Цветоводы-любители используют разные методы обработки эпином: вы- держивают в растворе черенки или поливают почву с укоре- няющимися черенками. Это соединение оказывает также и защитное действие против неблагоприятных факторов внеш- ней среды, защищает растения от стресса, оздоравливает и омолаживает слабые растения.

Весьма перспективны «питательные батарейки», не- большие контейнеры, похожие на плоские коробочки. Их можно подобрать по диаметру донышка горшка. Внутри та-кого контейнера находятся ионообменные смолы, «заправ-ленные» удобрениями, которые постепенно выделяются в субстрат по мере необходимости. Одна такая батарейка ра- ботает около года.

Несколько лет назад учеными был разработан гидро-гель «подземный родник». Это миниатюрная губка, имею-щая вид полупрозрачных гранул. При поливе, набухая, они способны удержать достаточно большой объем воды, а за- тем постепенно отдают ее в субстрат. Земельная смесь, в которую внесены гранулы, долго не уплотняется, поливать растения можно не более 1-2 раз в месяц. Предваритель-ное насыщение гранул удобрениями гарантирует стопроцен- тное их усвоение растениями. Их можно смешивать с поч- вой перед посадкой растений, или сделав небольшое углуб- ление у края горшка, поместить туда гранулы.

Самые новые разработки в области создания удобре- ний — это капсулированные удобрения длительного дей- ствия марок Осмокот (Osmocota) и Плантакот (Plantacot). Они представляют собой определенный набор необходимых растению веществ, помещенных в специальную, проницае- мую мембрану-капсулу. По своим свойствам она напоминает мембраны, окружающие растительные клетки, а элемен- ты, сконцентрированные в ней, выделяются в грунт посте-пенно: за период от 3-4 до 12-14 месяцев. Оболочка капсулы легко разлагается почвенными организмами. Из этой формы удобрения усваиваются практически полностью (до 90%).

Обеспечить растения необходимым количеством пита- тельных веществ можно, используя внесение удобрений в субстрат или применяя внекорневую подкормку. Однако, в оранжереях, зимних садах, комнатах этот способ имеет ог- раниченное применение.. Дело в том, что через несколько часов после внекорневой подкормки, следует обмыть лис- тья от остатков удобрений, иначе они выступают в виде не- красивых белых пятен, снижая декоративность растений, а иногда и вызывая появление признаков неинфекционных

болезней.

Следует з аметить, что эффективность применения удобрений зависит от многих факторов, в том числе и от уровня рН. Например, фосфор практически не усваивается при повышенной кислотности (рН <5), так как прочно связы- вается с железом, в то же время в щелочных субстратах (рН>8), он осаждается в виде фосфорных солей кальция. Высокий уровень рН снижает поступление в корни цинка, меди, бора и марганца. Самые важные макроэлементы — R N, К легко передвигаются по растению и при недостатке их содержание прежде всего уменьшается в нижних старых листьях. Это происходит не только из-за того, что питатель-ных веществ не хватает в почве, но и потому что они актив- но перекачиваются в молодые листья. Поэтому, если вы за- поздаете с подкормкой, растение может сбросить старые

листья.

Применение удобрений необходимо, чтобы стимулиро- вать рост и цветение растений. Однако важно не переусер- дствовать. Дело в том, что «перекормив» ваших питомцев, вы создадите для них неблагоприятные условия питания. Высокая концентрация ионов приводит к явлению «физио-логической сухости» — затрудненному поглощению воды корнями. Помимо этого сами ионы могут оказать токсическое, отравляющее действие на растение. Физиологическая сухость может быть следствием пониженной температуры. Холодные полы, сквозняк из не заклеенных окон вполне спо- собны создать подобную неприятность. Чтобы ее избежать, на подоконнике установите невысокие подставки, крупномер- ные растения разместите на низких столиках, в контейне-рах, на жардиньерках. Прекрасный результат дают теплые полы, если, конечно, у вас хватит денег, чтобы их устроить.

Органические удобрения

В отличие от минеральных, органические удобрения ис- пользуются в комнатном цветоводстве не так активно. Это определяется как особенностями субстрата, так и потребнос- тями самих растений. Тем не менее, одно из лучших органи- ческих удобрений— коровий навоз (коровяк) доволь- но активно вносят в некоторые субстраты. Он обогащает по- чву азотом, фосфором, калием, кальцием. Питательные ве- щества освобождаются из него постепенно, обеспечивая рас- тение в течение несколько месяцев. Чаще всего вносят сухой измельченный коровяк совместно с суперфосфатом.

Птичий помет

Также является отличным азотным удобрением, но при- менять его надо весьма осмотрительно. В больших дозах он токсичен для растений. Поэтому, применяя это удобре-ние, его надо разводить в гораздо большей степени, чем коровяк, не в соотношении 1:10 (для коровяка), а в соотно- шении 1:25.

Для некоторых растений иногда в субстрат добавля- ют такие органические удобрения, как роговые стружки, ро-говую, костную и кровяную муку.

Роговые стружки

Применяют в качестве фосфорного удобрения. Они мед- ленно разлагаются в субстрате, постепенно выделяя пита- тельные вещества. Обычно к 30 частям субстрата добавляют 1 часть стружек. Реже их применяют в жидком виде. Для этого 10 граммов стружек замачивают в 1 л горячей воды, раствор выдерживают 2-3 недели, время от времени пере-мешивая. По окончании брожения раствор процеживают и используют, разбавляя в 2 раза.

Роговая мука

Представляет собой тонко измельченные в порошок ко- пыта и рога животных. Применяют в качестве фосфорного удобрения. Действует быстрее, чем роговые стружки. При горшечной культуре 1 часть муки смешивают с 30 частями почвенной смеси. Для приготовления жидкой подкормки 1 г муки заливают 1 л горячей воды, дают перебродить в тече- ние 10-12 дней, процеживают и разбавляют при поливе в два раза.

Костная мука

Применяется так же как фосфорное удобрение. Она со- стоит из органических и минеральных соединений. Главная ее часть — фосфат кальция, который медленно разлагает-ся, восполняя недостаток фосфора в почве.

Для удобрительного полива 10 г муки заливают стака- ном горячей воды. Ежедневно 2 раза перемешивают и че- рез 7 дней процеживают. Две чайных ложки этого маточного раствора разбавляют стаканом воды и поливают растения. Чаще всего ее применяют для крупномерных кадочных рас- тений — пальм, фикусов, миртов.

Кровяная мука

Представляет собой полное минеральное удобрение, но применяется, в основном, как азотное. Для интерьерных ра- стений ее ценность заключается в быстром действии.

Чаще всего ее вносят в жидком виде. Один грамм зали- вают 1 л теплой воды, ежедневно перемешивают и приме- няют через 4-5 дней, разбавляя перед внесением в два раза.

Биогумус или вермикомпост

Представляет собой сыпучий крупнозернистый субстрат с частичками примерно 1 мм диаметром. Микроорганизмы биогумуса усваивают атмосферный азот, повышают его со- держание в почве. Применять это соединение лучше всего для декоративно-лиственных растений, так как азот стиму-лирует образование и рост листьев, но задерживает цвете- ние. Поэтому не стоит добавлять в субстрат более 10% био- гумуса. К недостаткам этого удобрения относится снижение рыхлости почвы, ее уплотнение. Лучшие результаты дает применение удобрительных подкормок: 50-100 г биогумуса разводят в 2-3 л теплой воды, перемешивают и поливают растения. Смесь можно оставить для настаивания в тече-ние 2-3 дней, за это время питательные вещества перейдут в раствор. Его сливают, а оставшийся осадок еще раз зали- вают водой.

Наиболее часто используемым субстратом для комнат- ных растений являются земельные смеси. Но в последнее время получили распространение и другие способы культи- вирования. В научных учреждениях, ботанических садах и промышленных оранжереях они известны уже давно, но в комнатном цветоводстве используются достаточно редко.

Водная культура — это выращивание растений на пита- тельных растворах. Преимущество метода в том, что расте-ния усваивают практически все элементы, содержащиеся в растворе. Однако он имеет и ряд недостатков, которые зна- чительно ограничивают его применение цветоводами-люби- телями. Как известно, в воде очень плохо растворяется кис- лород и корни растений, находящиеся в водном растворе, нуждаются в дополнительной аэрации. Для нее можно ис- пользовать небольшой компрессор. Дополнительных усилий требует и укрепление растений, т.к. корни лишены прочной опоры. Еще одна отрицательная черта обусловлена различ- ной скоростью усвоения элементов питания из раствора. Например, ионы, содержащие азот и калий усваиваются ра- стением очень быстро, фосфаты и сульфаты несколько мед- леннее, а целый ряд ионов долгое время остается в раство ре. Соли, содержащие ионы, которые усваиваются с неоди-наковой скоростью, могут вызвать изменение уровня рН пи- тательной смеси. Если они сдвигают рН к величине > 7, их называют «физиологически щелочными», если < 6 — «физиологически кислыми». Однако этой неприятности мож-но избежать, регулярно проводя смену питательного раство- ра. Кроме того, есть такие составы, которые в течение дли- тельного времени поддерживают постоянный уровень рН. Самой универсальной смесью является смесь Кнопа. Ее со- став в расчете на 1 литр воды, лучше дистиллированной: кальций азотнокислый, безводный — 1 г, калий азотнокис-лый — 0,25 г, калий фосфорнокислый однозамещенный — 0.25г, магний сернокислый безводный — 0.25 г, калий хло-ристый — 0,12 г, хлорное железо, 5% раствор — одна кап-ля. Если раствор готовят на водопроводной воде, железо можно не добавлять.

К сожалению, она достаточно быстро подщелачивает-ся. Этого недостатка лишена смесь Прянишникова. Она со- стоит из следующих солей: аммоний азотнокислый — 0,24 г, кальций фосфорнокислый, двухзамещенный — 0,172 г, каль- ций сернокислый — 0,344 г, магний сернокислый безводный — 0,06 г, калий хлористый — 0,16 г, железо хлорное — 0,025 г. В книге А. М. Гродзинекого и Д. М. Гродзинекого «Крат- кий справочник по физиологии растений» (Киев, 1978) мож- но найти множество вариантов питательных смесей.

Сосуд для выращивания растений в водной культуре обычно стеклянный, его легко мыть и в раствор не выделя- ются посторонние примеси. Чтобы на стенках и в питатель- ной смеси не появлялись бактерии и водоросли, сосуд сверху оборачивают плотной темной бумагой или тканью Особое вни- мание нужно обратить на крышку сосуда. В ней должен быть съемный сегмент, который позволяет вводить растение, не повреждая корней. Еще два отверстия предназначены для опоры, к которой привязывают растение, а во второе отвер- стие вводят резиновую трубочку от компрессора для продува- ния раствора.

Правила ухода за растениями

1. Объем сосуда подбирается в зависимости от разме-ров растения (для экземпляров высотой 20-30 см достаточ- но взять сосуд объемом 1 л, до 50 см — 1.5-2.0 л). Более
крупные растения не рекомендуется выращивать в услови- ях водной культуры.

2. Существует достаточно большой выбор питательных смесей, по возможности надо подобрать такой, который наи- лучшим образом отвечает потребностям данного растения.
Молодые растения выращивают на смеси, концентрация ко- торой уменьшена вдвое и постепенно доводят ее до нор- мального уровня. Один раз в месяц раствор надо менять на
свежий. Для приготовления растворов следует использовать дистиллированную воду, или мягкую дождевую снеговую, родниковую. Если вы хотите замаскировать сосуд, поставь-
те его в декоративную вазу или кашпо.

3. Регулярно, не менее 3-4 раз в сутки нужно «проду- вать» раствор, включая компрессор. Чтобы облегчить эту процедуру, к компрессору можно подсоединить реле време- ни и установить необходимый режим его включения

В дальнейшем развитие водной культуры было направ- лено на создание наиболее благоприятных условий для выращивания растений. В сущности все остальные культу-ры: гравийная, ионито- и аэропоника являются вариантами водной культуры.

Гравийная культура представляет собой модифициро- ванный вариант водной. Она лишена многих недостатков последней и более пригодна для использования любителя- ми-цветоводами. Источник питания, так же как и для водной культуры — питательные смеси. Однако растение выращи- вается на твердом субстрате, поэтому снимается проблема механической неустойчивости.

К субстратам в гравийной культуре предъявляются не- которые требования: они должны быть легкими и механически прочными, не выделять в раствор посторонних ве- ществ, обладать высокой влагоемкостью и воздухопроница- емостью. Хорошо, если их можно использовать несколько раз. В настоящее время в качестве наполнителей для гра-вийной культуры используют искусственные субстраты — вермикулит, керамзит, перлит, гравий, реже крупнозернис-тый песок и даже измельченный поролон.

Органические наполнители применяются реже, т.к. они могут выделять в смесь химические компоненты, к тому же их практически невозможно использовать многократно. Это .древесная кора, опилки, мох и торф.

Наиболее часто используются неорганические наполни- тели: вермикулит, керамзит и перлит.

Вермикулит — материал, образующийся при обработ- ке слюды. Достаточно влагоемкий и воздухопроницаемый, рыхлый, химически инертен, термостоек, не подвержен за-ражению плесневыми грибами.

Керамзит — мелкие, легкие, округлые гранулы — про- дукт обжига глины. Самые мелкие — отличный дренаж.

Перлит — инертный минеральный материал, неболь-шие частички белого цвета, слегка мылкие на ощупь, напо- минают крупнозернистый песок. Однако влагопроницаемость их значительно выше и они содержат в несколько раз боль- ше воздуха.

Совсем недавно в практику начали внедрять совершен- но новый носитель: гидрополимер «эко-почва». Это не-большие белые слегка жирные на ощупь гранулы. Они хи- мически нейтральны, поглощают и удерживают питательные вещества и впитывают объем воды в 300 раз превышаю-щий их собственный. Преимущества этого субстрата состо- ит и в том, что полив можно проводить 1 раз в 3-4 недели. Для приготовления субстрата в 3-х литрах мягкой воды ра- створяют 1/2 колпачка любого комплексного минерального удобрения и добавляют туда же 10 г гранул. Через 4-5 ча-сов сливают излишки воды и субстрат слегка подсушивают в течение 5-10 мин. Для выращивания в данном субстрате наиболее подходят растения с толстыми, прочными корня-ми, которые легко извлекаются из субстрата. При пересад- ке в «эко-почву» корни растений тщательно отмывают от ос- татков прежнего субстрата, поврежденные корни удаляют, на дно горшка помещают субстрат, затем расправленные корни растений, и, осторожно поворачивая горшок, всыпа-ют остальную часть субстрата, так чтобы она равномерно закрыла всю корневую систему. Первые две недели расте- ние прикрывают полиэтиленовым пакетом, проделав в нем небольшое отверстие, которое в течение двух недель по-степенно увеличивают. Признак, по которому определяют не- обходимость полива — кристаллизация «эко-почвы», про- являющаяся в ее незначительном оседании. Чаще всего оно заметно через месяц. Для полива в горшок добавляют воду и оставляют на 4 часа, чтобы гранулы набухли. В качестве удоб- рения в воде растворяют 1/2 колпачка удобрения «Идеал» на 1 л. Увеличить концентрацию кислорода в субстрате можно, аккуратно перемешивая верхний слой гранул палочкой.

При выращивании растений в «эко-почве» могут возник- нуть некоторые проблемы:

Увядание листьев — сверху на растение надевают полиэтиленовый пакет, если через несколько дней листья останутся увядшими, это означает, что повреждены корни; живают растение в субстрат и убирают горшок в более зате- ненное место. Сосуд для гравийной культуры состоит из 2-х частей: внутренняя меньшего диметра, наружная большего. Внут- реннюю емкость заполняют субстратом и в него сажают ра- стение. Во внешней — содержится питательный раствор.

Существуют также контейнеры для гравийной культуры, снабженные специальным указателем уровня питательного раствора. На нем имеются отметки Min, Max и Opt. До макси- мального уровня контейнер наполняют только в жаркие и сухие летние дни. Если уровень раствора снизился до ми- нимума, его доливают примерно до половины оптимального. Для большинства растений это самый подходящий уровень, особенно во влажных и не слишком светлых помещениях.

Иногда в качестве наполнителя в гравийной культуре используют торф или сфагновый мох. Предварительно их насыщают питательным раствором. Затем раскладывают мох на полиэтиленовую ленту, а сверху размещают расте-ние. Затем край ленты снизу подворачивают и вместе с ра-стением аккуратно сворачивают из нее цилиндр. Это очень хороший способ для укоренения и подращивания черенков.

Для небольших растений можно сделать полиэтилено- вые подушечки. Для этого используются плотные неболь-шого размера полиэтиленовые кульки. Их заполняют орга-ническим субстратом (мох, опилки, торф), насыщенным пи- тательной смесью. Открытый край пакета заваривают. Сверху на одной из плоскостей делают крестообразные над- резы, в которые и сажают растения. Такую «подушечку» легко задекорировать, но следует помнить, что полив должен быть очень осторожным, чтобы субстрат не закис. Для этого по-душечку с нижней стороны в нескольких местах прокалыва- ют толстой иглой. Такие подушечки дают прекрасную воз-можность создавать настольные композиции из маломер-ных растений.

Очень интересна еще одна вариация водной культуры — аэропоника. Она достаточно успешно применяется в промыш- ленном цветоводстве и овощеводстве, но ее вполне можно использовать и любителям-цветоводам. Аэропоника в самом простом варианте — это сосуд с наполнителем, соединенный гибким шлангом с емкостью, куда наливается питательный раствор. Периодически емкость с раствором приподнимают, подтапливая сосуд с наполнителем и растением. Когда ее ста- вят на место, излишек раствора стекает.

Правда, для такой установки потребуется довольно мно- го места, да и технически она неудобна. Более сложный ва-риант это емкость с двумя трубками. Одна металлическая с отверстиями предназначена для распыления питательного раствора и расположена ближе ко дну емкости. Вторая, луч- ше из мягкого материала, резины или пластика, нужна для закрепления растения. Емкость сверху закрывают крышкой, с отверстием для растения. Нижняя трубка соединяется с устройством впрыска питательного раствора в емкость. Кор- ни растений постоянно находятся во влажной атмосфере, и питательные вещества поступают к ним в легко усваивае-мой форме.

Чтобы более регулярно опрыскивать корни питатель- ным раствором, можно установить реле времени. В каче- стве питательных растворов используются смеси, создан-ные для водных культур.

И, наконец, самый современный способ — ионитопони ка. Существуют специальные вещества, так называемые ионообменные смолы, которые после насыщения их пита- тельным раствором, постепенно отдают ионы в раствор. Именно такие смолы находятся в питательных батарейках, о которых уже упоминалось ранее. Растения, выращивае- мые на смолах, не нуждаются в дополнительном внесении удобрений в течение 2-3 месяцев. Преимущество этого ме- тода состоит в том, что такой тип питания (обменная ад- сорбция) наиболее типичен для растений в естественных условиях произрастания. Имеющиеся в продаже субстраты ИС-2 и КУАН-2 просты и надежны в обращении, долговечны — «работают» 3-4 года. Лучший результат дает смешива- ние порошкообразных ионообменных смол с равным объемом вермикулита, керамзита, древесных опилок. Несколько лет назад появился и другой тип ионообменных смол: пря-моугольные кусочки различных размеров, внешне напоми- нающие буханку хлеба, а по внутреннему строению — губку. Этот материал называется пенополиуретан. Он прекрасно удерживает растения, корни легко усваивают питательные вещества при поливе. Растения высаживают в надрезы, ко- торые делают на верхней стороне «буханки», затем поме-щают в поддон, куда сливается излишек воды.

Совсем недавно появился новый тип субстрата — крис- таллические полимерные почвы. Они обладают целым ря- дом преимуществ: длительное время сохраняют устойчивую структуру, не темнеют, не ослизняются, в них не развивают-ся гнилостные бактерии, они удерживают не только воду, но и воздух, отличаются экологической безопасностью, просто- той применения. Удобрения постепенно вымываются из кри- сталлов, периодичность полива — 1 раз в 2.5-3 месяца, при этом в засушливый период растения получают достаточное количество воды, а в случае переувлажнения избыток воды поглощается кристаллами, предотвращая загнивание кор- ней. Выпускаются почвы в двух вариантах: Суперпочва и Дизайн-почва.

Питание растений

процесс поглощения и усвоения растениями из окружающей среды химических элементов, необходимых для их жизни; заключается в перемещении веществ из среды в цитоплазму растительных клеток и их химическом превращении в соединения, свойственные данному виду растений. Поглощение и усвоение питательных веществ (анаболизм) вместе с их распадом и выделением (катаболизм) составляют Обмен веществ (метаболизм) - основу жизнедеятельности организма.

В составе растений обнаружены почти все существующие на Земле химические элементы. Однако для П. р. необходимы лишь следующие: углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), фосфор (Р), сера (S), калий (К), кальций (Ca), магний (Mg), железо (Fe) и Микроэлементы : бор (В), марганец (Mn), цинк (Pb), медь (Cu), молибден (Mo) и др. Элементы питания поглощаются из воздуха - в форме углекислого газа (CO 2) и из почвы - в форме воды (H 2 O) и ионов минеральных солей. У высших наземных растений различают воздушное, или листовое, питание (см. Фотосинтез) и почвенное, или корневое, питание (см. Минеральное питание растений). Низшие растения (бактерии, грибы, водоросли) поглощают CO 2 , H 2 O и соли всей поверхностью тела.

Потребность растительного организма в различных элементах неодинакова; наибольшая - в кислороде и водороде. Это объясняется тем, что живое растение на 80-90% состоит из воды, т. е. из кислорода и водорода в отношении 8: 1. Кроме того, растение расходует за свою жизнь в процессе транспирации (См. Транспирация) в сотни раз больше воды, чем его собственная масса (для предотвращения перегрева). Основу сухого вещества растения наряду с углеродом (45%) составляют также кислород (42%) и водород (6-7%). На долю элементов минерального питания, среди которых преобладают азот и калий, приходится всего 5-7% сухого вещества растения. Ни один элемент питания не может быть заменен другим (так называемый принцип незаменимости питательных элементов). Отсутствие или большой недостаток любого из них неизбежно приводит к прекращению роста и к гибели растения. Каждый из элементов выполняет в растительных тканях свою уникальную функцию, неразрывно связанную со всеми др. отправлениями организма. Так, углерод вместе с водородом и кислородом составляет основу всех молекул органических соединений (см. Биогенные элементы). Вещества, состоящие только из этих трёх элементов (углеводы),- главный субстрат дыхания (См. Дыхание). Из полимерных углеводов состоят также оболочки растительных клеток. Каждый вид и даже сорт растений поглощает преимущественно те элементы, которые в наибольших количествах нужны для свойственного ему обмена веществ. Поэтому, например, содержание калия в растениях обычно в десятки раз превышает содержание натрия, хотя в почвах отношение между этими элементами обратное. Некоторые виды растений способны накапливать в своих тканях редкие элементы (например, лантан), чем пользуются при геологической разведке (см. Индикаторные растения).

Благодаря П. р. осуществляется большой биогеохимический Круговорот веществ в природе (рис. 1 ). Автотрофные (главным образом зелёные, или фотосинтезирующие) растения дают начало этому круговороту, удаляя из атмосферы CO 2 и создавая богатые химической энергией органические вещества. Гетеротрофные растения (главным образом сапрофиты) замыкают этот круговорот, разлагая мёртвые органические остатки до исходных минеральных веществ.

В процессе фотосинтеза растения не только поглощают вещества, но и накапливают энергию. Один из первичных продуктов фотосинтеза - сахара. При соединении 6 грамм-молекул CO 2 и такого же количества H 2 O образуется 1 грамм-молекула глюкозы (180 г ). Этот процесс происходит с поглощением 674 ккал (1 ккал = 4,19 кдж ) энергии солнечного света, которая и запасается в химических связях сахара. Вместе с молекулами сахара эта запасённая химическая энергия может затем переместиться в другие, нефотосинтезирующие части растений, например в корень. Здесь в процессе дыхания она может освобождаться для синтеза более сложных соединений и для др. процессов жизнедеятельности растительных клеток. Хотя в фотосинтезе непосредственно участвуют только CO 2 и H 2 O, для его осуществления и в особенности для последующих превращений его первичных продуктов необходимы все др. элементы П. р., в каких бы ничтожных количествах они не содержались в растении.

Превращения питательных веществ происходят в различных органах и тканях и связаны друг с другом в непрерывный круговорот веществ в растительном организме (рис. 2 ). В листьях в процессе фотосинтеза из CO 2 воздуха и поступающей из корня H 2 O образуются первичные органические продукты (ассимиляты). Один из них - сахароза - универсальная форма транспортировки углевода. Из фотосинтезирующих клеток листа сахароза поступает в специальную транспортную систему - ситовидные трубки флоэмы (См. Флоэма), обеспечивающие нисходящее перемещение веществ сначала по листовым жилкам, а затем по проводящим пучкам стебля в корень. Здесь ассимиляты покидают ситовидные трубки и распространяются по тканям корня. Навстречу притекающим из листьев ассимилятам движутся вода и ионы минеральных солей, которые сначала связываются поверхностью корневых клеток, а затем через клеточную мембрану проникают внутрь клеток. При этом одни элементы (калий, натрий, в значительной степени кальций, магний и др.) поступают в пасоку (См. Пасока) и подаются в надземные органы в неизменном состоянии. Другие (например, азот), встречаясь с центробежным потоком ассимилятов, вступают с ним во взаимодействие, включаясь в состав органических соединений (аминокислот и амидов), и в таком измененном виде поступают в пасоку. Наконец, третьи (такие, как фосфор), проходя через ткани корня, также включаются в органические соединения (нуклеотиды, фосфорные эфиры сахаров), но затем, снова отщепляясь, поступают в пасоку главным образом в виде свободных ионов. Так или иначе элементы корневого П. р. вместе с водой поступают в сосуды ксилемы (См. Ксилема) - вторую транспортную систему растения, обеспечивающую восходящее перемещение веществ в надземные органы. Движение воды и растворённых в ней веществ по сосудам происходит за счёт корневого давления и транспирации. В листе эти вещества из сосудов проникают в фотосинтезирующие клетки, где происходит их вторичное взаимодействие с ассимилятами. При этом образуются разнообразнейшие органические и органо-минеральные соединения, из которых после ряда усложнений развиваются новые органы растения.

Роль питания. П. р. обеспечивает веществами и энергией следующие процессы: поддержание жизнедеятельности (возмещение убыли питательных веществ при дыхании и выделении в наружную среду), рост органов, отложение веществ в запас и, наконец, воспроизведение потомства (образование плодов и семян). При недостаточном П. р. питательными веществами обеспечиваются в первую очередь процессы, связанные с жизнедеятельностью и воспроизведением потомства. При умеренном недостатке П. р. рост молодых частей растения (верхних листьев, корневых окончаний) ещё продолжается за счёт реутилизации, т. е. повторного использования питательных элементов путём их оттока из более старых листьев. При резком недостатке П. р. рост прекращается, и все питательные ресурсы направляются на главную функцию растительного организма - воспроизведение потомства. В этих условиях ячмень, например, имеет высоту всего 4-5 см, но образует 2-3 вполне нормальные зерновки. Избыток тех или иных элементов П. р. так же вреден, как и их недостаток.

Создание наилучших условий почвенного П. р. путём орошения и внесения удобрений - наиболее эффективное средство управления урожаем с.-х. растений. В закрытом грунте (парники, теплицы) можно регулировать также воздушное П. р.- путём изменения содержания CO 2 в воздухе и дополнительного освещения (см. Светокультура растений). Создание оптимального комплекса условий для П. р.- главная задача растениеводства. На решение этой задачи направлены мероприятия по мелиорации засоленных почв (удаление вредного для П. р. избытка солей), агротехнические приёмы обработки почвы (создание условий плотности и аэрации, облегчающих П. р.), борьба с сорняками (конкурирующими с культурными растениями за элементы П. р.) и др.

Лит.: Тимирязев К. А., Жизнь растений, Избр. соч., т. 3, М., 1949; Сабинин Д. А.. Физиологические основы питания растений, М., 1965; Максимов Н. А., Как живёт растение, 4 изд., [М., 1966].

Д. Б. Вахмистров.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Питание растений" в других словарях:

Питание - получить на Академике рабочий купон на скидку Элизэ или выгодно питание купить с бесплатной доставкой на распродаже в Элизэ

питание растений - питание растений, усвоение неорганических соединений из окружающей среды и автотрофное превращение их в органические вещества, используемые на образование и обновление структурных частей растений и на энергетическое обеспечение функций. До начала … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ - усвоение неорганич. соединений из окружающей среды и автотрофное превращение их в органич. в ва, используемые на образование и обновление структурных частей р ний и на энергетич. обеспечение функций. До нач. 19 в. существовала гумусовая теория… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

Усвоение (ассимиляция) растениями питательных веществ, поступающих из внешней среды; основа обмена веществ. Источниками поступления питательных веществ для растений служит почва, из которой они получают растворённые в воде минеральные (см.… …

Характеристическая черта П. растений состоит в том, что в то время, как для П. животных нужны готовые белки, жиры и углеводы, растение само приготовляет их для себя. Пищею для растения служат простейшие минеральные соединения: углекислота, вода и … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ - процесс поглощения и усвоения растениями питательных веществ. В зависимости от характера питания растения делят на гетеротрофные, т. е. такие, которые питаются готовыми органическими соединениями (грибы, бесхлорофилльные высшие растения), и… … Словарь ботанических терминов

Питание растений через листья. Возможность В. п. р. установил английский химик Х. Дэви в начале 19 в., в 1878 экспериментально подтвердил французский химик и физиолог растений Ж. Б. Буссенго. В. п. р. применяется для устранения хлороза… … Большая советская энциклопедия

Совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения химич. элементов, необходимых для жизни растит, организма, в форме ионов минеральных солей. Среди элементов М. п. р. различают макроэлементы (N. S. Р, К, Са, Mg) и микроэлементы. Азот… … Биологический энциклопедический словарь

Питанием растений называется поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением. Для нормального прохождения процессов поглощения минеральных элементов растению необходимы дыхание корневой системы, подходящие температура окружающей среды, кислотность почвы, концентрация и состав питательных растворов. Важнейшими элементами для питания растений являются: фосфор, калий, азот, железо, кальций, магний, и бор. Все элементы, входящие в состав растений, выполняют определенные функции. Роль минеральных веществ в процессе роста растений очень разнообразна. Кроме кислорода, углерода и водорода (органогенов) всем растениям требуется фосфор, сера, азот, магний, кальций и железо. В результате различных исследований было открыто, что для оптимального роста и развития растений обязателен целый набор веществ, находящихся в почве в микроскопических количествах. Помимо железа, усваиваемого растением, ему необходимы также медь, цинк, бор, кобальт, марганец и молибден.

Все вышеназванные элементы, используемые в питательных растворах, по характеру потребления разделены на три группы:

1) ультрамикроэлементы - серебро, радий, ртуть, кадмий и т. д. (миллионные доли процента);

2) микроэлементы - медь, бор, цинк, марганец, кобальт, молибден, и другие, потребляемые в малых количествах (от стотысячных до тысячных долей процента);

3) макроэлементы - фосфор, азот, кальций, калий, сера, железо, магний, потребляемые в относительно больших количествах (от сотых долей процента до нескольких процентов).

Растение для своего нормального развития должно получать все необходимые ему минеральные вещества в нужных концентрациях в растворенном виде. Если растение не получает нужного количества какого-то элемента, то проявляются признаки голодания. При добавлении этого элемента эти признаки устраняются. Если же растение получает какой-либо микроэлемент в избытке, то получается отравление растения. Бор и медь, например, при концентрациях свыше 1 мг на 1 килограмм почвы затормаживают рост у многих растений. Если концентрация становится ниже 0,5 мг на 1 килограмм, то начинается голодание. Это можно объяснить тем, что эти минеральные элементы участвуют в процессе построения клеточных органоидов и протоплазмы. Кроме того, они обеспечивают определенную структуру биоколлоидов живого вещества, без которых жизненные процессы не могут протекать.

Фосфор содержится в почве в органической и в минеральной форме. Минеральные формы фосфора преобладают в подзолистых и кислых почвах. Поэтому известкование таких почв повышает для растений доступность фосфоросодержащих веществ. Если наступает фосфорное голодание, листья растений становятся зелено-желтыми, задерживается процесс закладки цветочных почек и начало цветения растений, ухудшается и качество цветов.

Азот необходим для нормального развития растений. При недостатке этого элемента листья растения становятся бледными желто-зелеными с красноватыми пятнышками. В случае азотного голодания листья становятся более тонкими. Обычно азот в плодородном слое почвы содержится в форме, которая растениям недоступна. Однако в результате микробиологических процессов азот из недоступных форм преобразуется в усвояемую растениями форму. В почве присутствуют некоторые микроорганизмы, которые усваивают азот из воздуха и делают его доступным для растений. Тем не менее, подкормка растений азотистыми удобрениями в большинстве случаев необходима, так как почвы этим элементом бедны.

Магний - элемент, включающийся в состав хлорофилла растений. При недостатке этого элемента листья приобретают хрупкость, становятся "мраморными". Магний создает нейтральную реакцию почв, а также помогает устранить вредное действие избыточного количества извести. Калий требуется растениям для разнообразных физиологических процессов, протекающих в них. Этот элемент отвечает за развитие корневой "системы. Его наличие делает корневые системы растений более морозоустойчивыми. Как правило, калия содержится в почве от 1 до 2,5 процента. В очень тяжелых и средних почвах калий содержится в поглощенном виде. Это основной источник питания растений калием. Особенно нужны калийные удобрения для легких, подзолистых и торфяных почв. При калийном голодании больше всего страдают верхние листья растений. Они осветляются, по краям желтеют, а зелеными остаются только участки листа, окружающие сосуды.

Кальций присутствует в почве в виде фосфатов, карбонатов и других солей. Наличие кальция в почве улучшает ее свойства. Однако, для питания растений этот элемент идет в небольшом количестве. Кальций вносят в почву с целью нормализации ее кислотности.

Железо поддерживает нормальное развитие хлорофилла и хлоропластов в растениях. Если в почве недостаточно железа, то листья приобретают мраморность, цвет их становится неровным, наступает хлороз и старение листьев, так как разрушается хлорофилл, содержащийся в них.

Кобальт также увеличивает устойчивость хлорофилла в растениях.

Цинк нормализует дыхание растений.

Бор необходим для хлоропластов. Недостаточное количество этого элемента в почвах приводит к дегенерации хлоропластов растений.

Молибден , присутствующий в почвах в микроскопических количествах отвечает за нормализацию функций пластид.

Медь отвечает за окислительно-восстановительные реакции, протекающие в клетках растений.

Промышленность выпускает таблетки микроудобрений марки «2А». Они весят 0,36-0,4 г и содержат: бора - 20 мг, меди -5 мг, молибдена - 0,4 мг, остальное - биологически активные вещества (БАВ).

Для корневой подкормки в одном 10-литровом ведре растворяют 3 таких таблетки. Для опрыскивания листьев 1 таблетка растворяется в 1 л воды. Опрыскивание производят перед цветением растений и через месяц после него.

Высшие растения являются автотрофными организмами, т. е они сами синтезируют органические вещества за счет минеральных соединений, в то время как для животных и подавляющего большинства микроорганизмов характерен гетеротрофный тип питания - использование органических веществ, ранее синтезированных другими организмами. Накопление сухого вещества растений происходит благодаря усвоению углекислого газа через листья (так называемое «воздушное питание»), а воды, азота и зольных элементов - из почвы через корни («корневое питание»).

Воздушное питание

Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических веществ в растениях. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из углекислого газа и воды. На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО 2 .

При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:

6 СО 2 +6Н 2 О+ 2874 кДж = С 6 Н 12 O 6 +6 O 2

Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения. Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена - синтеза и разложения - углеводов. На образование разнообразных сложных органических веществ, входящих в состав растений, затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении - в процессе дыхания - ранее образованных органических соединений. Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания. При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО 2 . (до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО 2 . из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота и зольных элементов является корневое питание.

Корневое питание

Азот и зольные элементы поглощаются из почвы деятельной поверхностью корневой системы растений в виде ионов (анионов и катионов). Так, азот может поглощаться в виде аниона NO 3 и катиона NH 4 + (только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы), фосфор и сера - в виде анионов фосфорной и серной кислот - Н 2 РО 4 - и SO 4 2- , калий, кальций, магний, натрий, железо - в виде катионов К + , Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , а микроэлементы - в виде соответствующих анионов или катионов.

Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.

Одно из важнейших питательных веществ растений - углекислый газ. Им растения снабжают воздух и вода. Правда, частично растения усваивают углекислый газ из почвенных карбонатов, поглощая его своими корнями.

Количество принятого растением углекислого газа не зависит от давления воздуха и температуры, если они, конечно, не экстремальные по условиям опыта, и определяется прежде всего истинной потребностью растений. Эта потребность, однако, очень различна и зависит от специфичности протоплазмы, времени дня и освещения. Днем при хорошей освещенности потребность в углекислом газе наиболее велика. Углекислый газ, усвоенный растением, тотчас разлагается, восстанавливается светом и идет на образование углеводов; освобожденный же кислород удаляется из растения, выделяясь в окружающий воздух или окружающую воду. Переработка углекислого газа осуществляется хлорофиллом.

С раннего утра, едва первый солнечный луч упадет на растение, протопласты в своих миниатюрных мастерских начинают поденную работу, расщепляя углекислый газ и образуя из него органические соединения (углеводы, белки, жиры и др.). Это можно отобразить уравнением

6СО 2 + 6Н 2 О → С 6 Н 12 О 6 + 6O 2 ΔrH = 2,82 кДж, где ΔrH - световая энергия, а кДж - килоджоуль.

Этот процесс называют фотосинтезом (греч. photos - свет и synthesis - соединение, составление). Кратко фотосинтез определяют как процесс углеродного питания зеленых растений, осуществляемый с помощью световой энергии.

Поглощаемый свет хлорофиллом растений не рассеивается в виде тепла, а преобразуется в химическую энергию накапливаемых в процессе фотосинтеза продуктов. Источником выделяющегося в процессе фотосинтеза кислорода является вода, а не углекислый газ, как первоначально полагали.

Открытие фотосинтеза (1771) принадлежит английскому священнику Дж. Пристли, который установил, что на свету зеленые растения улучшают воздух, «испорченный» дыханием животных. А вообще же идея фотосинтеза впервые осенила, вероятно, итальянского поэта Данте Алигьери (1265-1321):

Взгляни, как в соке, что из лоз сочится,
Жар солнца превращается в вино.
Чистилище, п. XXV

Водные растения получают углекислый газ из омывающей их воды, всегда содержащей его. Если это растения одноклеточные, то углекислый газ поглощается всей поверхностью клеточной оболочки, если многоклеточное - то поверхностным слоем, соприкасающимся с водой. Многоклеточные водоросли имеют полости, заполненные воздухом, - своего рода резервуары для дыхания и питания, которые, кстати, позволяют им жить стоя, а не униженно в горизонтальном положении.

Некоторые водоросли извлекают из воды не только необходимые им газы, но и питательные соли, а некоторые зеленой поверхностью извлекают газы, а питательные соли всасывают с помощью корней или корневидных образований из илистого дна водоема. Последние - своего рода аналог земноводных рептилий. Только неизвестно - готовятся ли они выйти на сушу или их поколения в конце эволюции изберут водную стихию. Последнее, судя по итогам деятельности человека, становится все менее вероятным. Чистота вод человеком нарушается с изумительно тупым постоянством и упорством. В Северное море, например, ежегодно сбрасывается больше 1,2 миллиона тонн нитратов, 34 тысячи тонн цинка, около 12 тысяч тонн свинца, 5 тысяч тонн меди, кадмия и ртути. Кроме того, 130 миллионов тонн мусора, 90 процентов которого содержит тяжелые металлы. Почти лишены кислорода воды Балтики. Промышленники, правда, тешат себя надеждой, что воды этих морей со временем можно будет использовать в качестве дизельного топлива. Действительно, при нагревании липидов водорослей со смесью соляной Кислоты и метилового спирта полимерные цепочки разрываются и образуются жирные кислоты, которые затем реагируют со спиртом, выделяя метиловый эфир - вполне удовлетворительное топливо для дизелей.

У земноводных растений листья в зависимости от того, находятся ли они под водой или над водой, меняют свой вид и форму. Так, водяной лютик, или шелковник (Batrachium foeniculaceum), если стебли его развивались под водой, имеет листья, разделенные на тонкие нитевидные доли, способные поглощать кислород и углекислый газ из воды. В случае высыхания берегов растение может жить на суше; тогда его междоузлия укорачиваются, листья мельчают, но доли листьев становятся шире.

Кроме водяных лютиков, аналогичные же метаморфозы претерпевают болотник обыкновенный (Callitriche verna) и рдесты (Potamogeton). То настоящими водными, а то вполне «сухопутными» могут быть жерушник земноводный, или хрен водяной, и стрелолист. У последнего, если оно в воде, ремневидные листья, если же над водой - стреловидные.

Растения высокогорных скал извлекают углекислый газ из смачивающей их росы и воздуха. Таковы мхи и лишайники. При полной сухости воздуха жизнедеятельность их замирает, растения словно затаиваются и от углекислого газа категорически отказываются.

Но едва их смочит дождь или роса, как клетки жадно впитывают воду, а сухие на вид пленки превращаются в пышные подушки. Вместе с дождем и росой растения начинают поглощать углекислый газ, хотя и в этих условиях умеренно, не жадно.

В отличие от водных растений, мхов и лишайников наземные растения извлекают углекислый газ почти исключительно из атмосферного воздуха. От испарения они защищены кутикулой - прозрачной пленкой, состоящей главным образом из кутина. Кутикула прерывается лишь над устьицами - парными клетками, оставляющими между собой открытую узкую щель. Каждое устьице - выход целой системы каналов, проникающих внутрь между тонкостенными клеточными камерами. Углекислый газ, попадая во внутренние ходы и каналы, проникает в клетки, содержащие хлорофилльные зерна, где подвергается «переработке». Кислород, если его не употребит растение, через каналы и устьица выделяется наружу. Устьица и каналы - «ноздри» растения; через них оно дышит и выделяет водяной пар.

Пожалуй, удивительно, что растения, если им не помогают бактерии, не способны усваивать азот из воздуха. Что-то здесь природа явно недоработала. Азот растение получает только через корни в виде растворенных в воде солей. Гниющие органические отходы выделяют аммиак, который служит источником азотной кислоты, а она, в свою очередь взаимодействуя с солями, получает возможность отдавать азот растениям.

Гниющую древесину используют в качестве питательного субстрата сотни различных видов мхов-сапрофитов, питающихся органическим веществом отмерших организмов.

Обитающих на листьях вечнозеленых растений мохообразных называют эпифиллами. Только на юге Китая насчитывают более 70 видов эпифилльных печеночников (печеночных мхов). А есть еще бриофиты, селящиеся на раковинах пресноводных живых моллюсков североамериканских родов. Бриофиты используют моллюсков в качестве «рикш» - для передвижения.

К питательным элементам физиологи относят те элементы, которые необходимы растению и не могут быть заменены никакими другими, а к питательным веществам - доступные для растений соединения, в которых содержатся эти элементы.

Растения включают 50-98 процентов воды, а сухое вещество, остающееся после длительного высушивания при 105° С, наполовину состоит из углерода. При озолении сухого вещества органические соединения сгорают, а СО 2 , Н 2 О, NH 3 и H 2 S - улетучиваются. Остающаяся минеральная часть (зола) составляет от 0,2 до 20 процентов сухого вещества. Поскольку состав золы отражает минеральный состав почвы, химический состав растения часто не отражает его потребности в питательных веществах. Лишь выращивание растений на питательных растворах позволяет это уяснить. Так, обнаружено, что десять элементов растению необходимы в больших количествах (макроэлементы), около шести - в очень малых (микроэлементы). К первым относятся С, H, O, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe, ко вторым - B, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl. Железо оказалось на грани между макро- и микроэлементами. В таком же «неопределенном» состоянии находится кобальт, нужный для многих организмов, особенно фиксирующих атмосферный азот.

Питательные элементы растениями усваиваются, за исключением кислорода, не в чистом виде:

• C, H и O в виде CO 2 , H 2 O и O 2 ;
• N, S, P и B в виде анионов (нитрат, сульфат, фосфат, борат), а также в форме NH 4 + -катиона;
• щелочные и щелочноземельные металлы - в виде катионов K+, Cа 2+ , Mg 2+ ;
• тяжелые металлы Fe, Mn, Cu, Mo и Zn - в виде катионов (исключение - молибдат МоО 4 2);
• Cl - в форме хлорид-аниона.

Из природных источников азота (NO 3 — и NH 4 +) растения предпочитают нитраты (NH 4 +) как «физиологически щелочные»: при образовании аммиака, необходимого для синтеза аминокислот, клеткой потребляются протоны (нитраты не усваиваются лишь проростками риса). Растение способно поглощать азот и в органической форме (аминокислоты, амиды, мочевина).

Важнейшую роль в питании растений, а следовательно, в питании человека играют нитраты и нитриты. Нитраты (соли азотной кислоты) - основной строительный материал растений. К сожалению, не редкость, когда огородники, торгующие овощами и фруктами на рынках, используют азотсодержащие удобрения как допинг для растений, перекармливая их сверх меры. Они не только не берут в расчет здоровье покупателей, но по невежеству не подозревают, что высокие дозы азотных удобрений, не сбалансированных с другими, губят огород и сад.

В растениях нитраты под действием ферментов, при участии молибдена и других микроэлементов превращаются в аминокислоты и белки. Какое-то количество свободных радикалов О 3 постоянно присутствует в цитоплазме растений. Попадая с пищей в желудок человека, нитраты могут превращаться в нитриты. Нитриты в небольших дозах оказывают сосудорасширяющее, спазмолитическое воздействие, понижают кровяное давление. Но в желудке есть возможность превращения их и в нитрозоамины, а они канцерогенны. Кроме того, нитриты способствуют образованию в крови метгемоглобина, который в отличие от гемоглобина не способен насыщаться кислородом и передавать его клеткам и тканям тела.

Нитратов всегда больше в проводящих органах растений (стебель, кочерыга, черешки и жилки листьев), меньше в пластинках листьев и еще меньше в плодах и семенах. В недозрелых овощах содержание их всегда выше, чем в созревших. В пробах, взятых утром, содержание нитратов будет иным, чем в пробах вечерних. Большое влияние на содержание нитратов оказывают естественная и искусственная (неравномерное внесение удобрений) пестрота плодородия почвы и степень добросовестности и квалификации лаборантов.

Слабость санитарной службы, отсутствие хорошо оснащенных лабораторий, зачаточное состояние производства, сложность методов контроля, отсутствие экспресс-методов и недостаток знаний не позволяют пока обеспечить в СССР тотальный контроль за качеством сельскохозяйственной продукции. Еще хуже обстоит дело с контролем за содержанием в продуктах пестицидов и тяжелых металлов.

Многие хозяева уповают на навоз. Но и он, оказывается, ныне уже небезопасен. Не менее двух третей, сообщает журнал «Химия и жизнь», попадающего в атмосферу над Европейским континентом аммиака - продукт упомянутой субстанции. Аммиак же служит катализатором окисления SO 2 , содержащегося в выхлопных и дымовых газах, в SO 3 , из которого образуется серная кислота, выпадающая с кислотными дождями на вконец измученную человеком планету. В одной лишь Англии выброс аммиака с животноводческих ферм достигает 400 тысяч тонн в год.

Кстати, позволим себе небольшое отступление. Человеку далеко не безразличен состав микроэлементов потребляемых в пищу растений. Хотя бы потому, что отдельные микроэлементы имеются в составе ферментов, витаминов и гормонов. Так, цинк входит в состав многих ферментов и гормона инсулина. Он необходим и для поддержания нормальной концентрации витамина А в плазме. Дефицит цинка вызывает расстройства половой функции. Современному поколению людей, правда, эта опасность не грозит. Оно, можно сказать, переобогащено цинком, что связано с использованием цинковой посуды, цинковых красителей и наполнителей.

В эволюции живого на планете цинк играет выдающуюся роль, влияя на синтез нуклеиновых кислот. Как своеобразный биологический переключатель он участвует в хранении и передаче генетической информации.

Марганец в биологических системах встречается в состояниях Mn 2+ и Mn 3+ . Он входит в состав ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции. Его соединения участвуют в синтезе аскорбиновой кислоты (витамина С). Известно влияние марганца на тканевые субстраты в процессе костеобразования.

Железо существует в организме человека в виде двух катионов Fe 2 + и Fe 3+ . Оно входит в состав гемоглобина - его содержание в эритроцитах достигает 80 процентов. Недостаток железа в организме ведет к болезни крови - анемии (малокровию), проявляющейся в повышенной утомляемости, сердечной недостаточности, расстройстве пищеварения, ломкости ногтей и выпадении волос.

Медь (катионы Cu + и Cu 2+) входит в важнейшие комплексные соединения с белками (медь-протеиды). Последние подобно гемоглобину участвуют в переносе кислорода. Число атомов меди в них различно: два - в молекуле цереброкуперина, участвующего в хранении запаса кислорода в мозгу, и восемь - в молекуле церулоплазмина, способствующего переносу кислорода в плазме.

Медь активирует синтез гемоглобина, участвует в процессах клеточного дыхания, в синтезе белка, образовании костной ткани и пигмента кожных покровов. Ионы меди входят в состав медьсодержащих ферментов. От недостатка меди в молоке могут страдать дети грудного возраста. Это выражается в нарушении образования костей. А вот избыток меди ведет к развитию хронического гепатита - воспалительному изменению в тканях печени. Избыток меди откладывается в печени, мозге, почках, глазах и вызывает тяжелое заболевание - болезнь Вильсона - Коновалова.

Молибден в биологических системах обнаружен в виде Мо 5+ , Мо 6+ , реже - Мо 3+ и Мо 4+ . Это самый тяжелый биометалл. Он влияет на рост, развитие и воспроизводство человека и животных. Входит в состав ряда ферментов.

В 20-е годы XX века выдающийся ученый В. И. Вернадский указал на зависимость жизнедеятельности организма от определенного содержания в нем микроэлементов. Но лишь спустя десятилетия это было принято во внимание. Начатые исследования позволили заметить свинцовые поражения нервной системы, ртутные заболевания кишечного тракта и почек, ванадиевые токсикозы, силикозы, фторные остеопорозы, бериллиозы и т. д. Оказалось, что изменение количества микроэлементов («перебор» или недостаточность) в организме человека может вызывать более 50 заболеваний. Однако вернемся к «диете» растений.

Важной для растения составной частью почвы является известь, которая нейтрализует гуминовые кислоты, способствует образованию мягкого гумуса - мелкокомковатой структуры с полостями для почвенных влаги и воздуха, необходимого для дыхания корней. Выделяя углекислый газ (СО 2 + Н 2 О → Н + + НСО 3 —), корни повышают растворимость фосфатов и карбонатов и вместе с тем создают благоприятные условия для ризосферной флоры - бактерий и грибов, играющих большую роль в переработке почвенных минералов.

Существенными элементами белковых соединений растений считаются углерод, водород, кислород, азот и сера. При недостатке азота сокращается синтез белков, а следовательно, и ферментов, что проявляется в хлорозе (пожелтении) листьев. Указанные элементы поступают растворенными в воде в виде сернокислых, фосфорнокислых, азотнокислых, углекислых и хлористых солей кальция, магния, калия и железа.

Фосфор и бор встречаются в форме эфиров фосфорной и борной кислот преимущественно с гидроксильными группами различных органических веществ. Фосфор входит в нуклеиновые кислоты и сахарофосфаты; богатые энергией фосфорные соединения играют главную роль в энергетическом обмене.

В хлоропластах, самоснабжающихся энергией, на свету образуется богатая энергией фосфатная связь в молекуле аденозинтрифосфата (АТФ). Самозарядка происходит в процессе фотосинтетического фосфорилирования: соединения с двумя фосфатными связями (АДФ) присоединяют третью высокоэнергетическую химическую связь (Ф): АДФ + Ф = АТФ.

Любой процесс в любой клетке любого организма черпает энергию из молекул АТФ - из ее третьей фосфатной связи. Энергия выделяется, когда АТФ расщепляется на АДФ и Ф.

Заготовленная светом АТФ используется в растении для синтеза - накопления впрок жиров и углеводов - ведь молекулы АТФ копить про запас нельзя, иначе возникнет опасность высокого осмотического давления, своего рода гипертонии. А жиры и углеводы (крахмал) в раствор не переходят и не влияют на осмос.

Функция бора пока не совсем ясна. Известно, однако, что в процессах оплодотворения он играет какую-то важную роль.

Углерод, водород и кислород - универсальные компоненты органических веществ. Азот является важным структурным элементом органических соединений, например белков, нуклеиновых кислот и порфиринов (азотсодержащих пигментов), сера - белков, кофермента А, липоевой кислоты и других коферментов - составных молекул ферментов. Последние два элемента находятся в биомолекулах в восстановленном состоянии (-NH 2 , -SH), а потому нитраты и сульфаты, поступившие в растения, должны быть восстановлены, то есть должны присоединить электроны.

K, Mg и Ca содержатся в растениях преимущественно в виде свободных или адсорбированных ионов, а Mg и Ca также в хелатах - «клешневидных» соединениях (хлорофилл!). Они действуют как стабилизаторы структуры в рибосомах (Mg), хромосомах (Ca) и мембранах (Ca). Mg в виде хелата и K являются кофакторами (от лат. со - вместе) многочисленных ферментов. При недостатке Ca особенно сильно повреждаются меристемы, а при недостатке Mg, как правило, возникает хлороз.

Mo и Co участвуют в фиксации атмосферного азота, Мо - в восстановлении нитратов, Mn - в фотолизе воды. А вот с хлором не все понятно. В виде свободного Cl — он играет, как подозревают некоторые ученые, какую-то роль в фотосинтетическом выделении кислорода.

Каждая клетка, если она не совсем опробковела, общается с внешней средой через плазмалемму (от греч. plazma - образование и lemma - скорлупа, кожица) - поверхностный слой протоплазмы на границе с клеточной оболочкой, выполняющей функцию барьера проницаемости.

В основе пассивного передвижения веществ лежит всем хорошо известная диффузия. А вот так называемый «активный транспорт» (транспортировка) требует затрат энергии главным образом в форме АТФ, что экономичней и безопасней по сравнению с атомной. Переносчиками служат «транспортные белки».

Как клетка поглощает воду биологи разобрались быстро. Поняли, что путем осмоса - диффузией через полупроницаемую мембрану, вполне «промокаемую» для воды, но непроницаемую или плохо проницаемую для растворенных в воде веществ.

Сложнее было понять, как вода и растворенные в ней питательные вещества перемещаются по растению в больших количествах, а главное, порой на непостижимую высоту. Оказалось, что для этого существуют специальные проводящие ткани: сосуды и трахеиды в древесине (ксилеме) для транспирационного тока и ситовидные трубки в лубе (флоэме) - для тока ассимилятов - первичных органических веществ, вырабатываемых в листьях при фотосинтезе.

Для транспирации движителем является выделение растением водяного пара в атмосферу (главный орган транспирации - лист). Транспирация листа обеспечивает в сосудах насосное действие транспирации, может поднимать столб воды, заполняющей сосуды, со скоростью до 100 метров в час.

Но давление воздуха в 1 атмосферу, как известно, держит столб воды высотой только 10 метров, а деревья иногда достигают и 100-метровой высоты. Поэтому пришлось растениям «схитрить» - использовать силу сцепления между молекулами воды, свободной от газов. Чтобы преодолеть эту силу сцепления, необходимо давление в 35 атмосфер. А 35 атмосфер достаточно, чтобы удержать столб воды (с учетом сопротивления фильтрации) высотой 140 метров! На самом же деле присасывающее действие деревьев может составить около 40 атмосфер.

Но вода с питательными веществами может подаваться вверх не только благодаря листу. Многим приходилось видеть «плачущие» пеньки в вырубленном лесу. У них листвы нет. Здесь иная причина - корневое давление, возникающее благодаря метаболическому транспорту ионов (оно уже нуждается в затрате энергии). Выдвигают и другие объяснения корневого давления. Пробуют, например, его объяснить передвижением заряженных молекул воды, вызываемым электрическим потенциалом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .